CN211830335U - 一种新型储能逆变器输出拓扑 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供电电源技术领域，具体来说是一种新型储能逆变器输出拓扑，包括电源负载输出端、电网输入端、共模滤波模块、电源转换开关和充放电模块，共模滤波模块的一端连接充放电模块，另一端经电源转换开关分别连接电源负载输出端和电网输入端，在电网输入端通电时，电网输入端通过电源转换开关向电源负载端连接的外部设备提供工作电源，同时向充放电模块提供充电电源，充放电模块处于充电状态；在电网输入端断电时，充放电模块切换至放电状态为电源负载输出端连接的外部设备提供工作电源。本实用新型同现有技术相比，实现电网输出能源的高效利用，增大储能电源电路和应急电源的功率密度情况下简化电路结构，有效减少制造成本。

Description

一种新型储能逆变器输出拓扑

技术领域

本实用新型涉及供电电源技术领域，具体来说是一种新型储能逆变器输出拓扑。

背景技术

随着风电、太阳能、天然气等可再生能源发电技术的不断发展和超大规模电力系统弊端的日益凸现，微电网系统日渐成为满足负荷增长需求、减少环境污染、提高能源综合利用效率和供电可靠性的一种有效途径。近几年，微电网得到了较快的发展，但同时也面临着很多问题。

储能逆变器输出拓扑结构一般应用于现有微电网拓扑结构中，但现有储能逆变器输出拓扑结构中分为两路的储能电源电路存在制造成本较高的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种新型储能逆变器输出拓扑结构，以解决现有的应急电源制造成本过高的问题。

为实现上述目的，本实用新型的第一方面提供一种新型储能机储能逆变器输出拓扑结构，包括电源负载输出端、电网输入端、共模滤波模块、电源转换开关和充放电模块，所述的共模滤波模块的一端连接充放电模块，另一端经电源转换开关分别连接电源负载输出端和电网输入端，

在所述电网输入端通电时，电网输入端通过电源转换开关向电源负载端连接的外部设备提供工作电源，同时向所述充放电模块提供充电电源，充放电模块处于充电状态；

在所述电网输入端断电时，所述的充放电模块切换至放电状态为电源负载输出端连接的外部设备提供工作电源。

于本实用新型第一方面的一些实施例中，所述的充放电模块包括第一开关组、第二开关组、双向逆变模块和蓄电模块，所述的第一开关组和第二开关组一端并联至共模滤波模块，另一端连接双向逆变模块，双向逆变模块的另一端连接蓄电模块。

于本实用新型第一方面的一些实施例中，所述的双向逆变模块用于：在所述充放电模块处于充电状态时，将电网输入端所输入的交流电转换为直流电；在所述充放电模块处于放电状态时，将蓄电模块输出的直流电转换为交流电。

于本实用新型第一方面的一些实施例中，所述的第一开关组包括串联的第一开关和第二开关，用于控制充放电模块充电状态的开启和关断。

于本实用新型第一方面的一些实施例中，所述的第二开关组包括串联的第三开关和第四开关，用于控制充放电模块放电状态的开启和关断。

于本实用新型第一方面的一些实施例中，所述的蓄电模块包括至少一个电池组，所述的电池组串联连接和/或并联连接。

于本实用新型第一方面的一些实施例中，所述的电源负载输出端连接外部设备，以提供外部设备的工作电源；所述的电网输入端连接市电输入，以供所述储能电源电路储能和电源负载输出端供电。

于本实用新型第一方面的一些实施例中，所述的电源转换开关和电网输入端之间设有第一电容，电源转换开关和电源负载输出端设有第二电容。

于本实用新型第一方面的一些实施例中，所述的共模滤波模块包括共模电感。

本实用新型提供的储能逆变器输出拓扑结构和现有技术相比，采用共模滤波模块、电源转换开关和充放电模块实现电网输出能源的高效利用，进一步增大储能机储能逆变器输出拓扑结构的功率密度情况下简化电路结构，有效减少制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请中新型储能逆变器输出拓扑结构的结构框图；

图2是本申请一实施例中新型储能逆变器输出拓扑结构的电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

本申请利用电源负载输出端、电网输入端、共模滤波模块、电源转换开关和充放电模块所设计的储能电源电路，在所述电网输入端通电时，电网输入端通过电源转换开关向电源负载端连接的外部设备提供工作电源，同时向所述充放电模块提供充电电源，充放电模块处于充电状态；而在所述电网输入端断电时，充放电模块切换至放电状态为电源负载输出端连接的外部设备提供工作电源。

如图1所示，为本申请中新型储能逆变器输出拓扑结构的结构框图。主要包括电源负载输出端、电网输入端、共模滤波模块、电源转换开关和充放电模块。

其中，电源负载输出端和电网输入端分别作为新型储能逆变器输出拓扑结构的输出端和输入端，电源负载输出端用于连接外部设备，为外部设备提供工作电源或应急电源；电网输入端用于连接市电输入，为整个储能电源电路提供充电电源并向电源负载输出端上连接的外部设备提供工作电源。需要说明的是，本实施例中所述的外部设备是指需要连接应急电源，使应急电源向其供应电源的用电设备。

电源负载输出端和电网输出端分别连接电源转换开关的一端。电源转换开关用于在电网输入端断开(例如停电或欠压)时自动切换到充放电模块供电，使充放电模块为电源负载输出端提供正常电源，同时，电源转换开关还具有短路和过流保护功能，避免电源负载输出端连接的电力设备故障时的供电冲击。在一些实施例中，电源转换开关包括双电源自动转换装置或旁路继电器等。

共模滤波模块用于滤除储能电源电路中的共模电磁干扰，其一端连接电源转换开关，另一端连接充放电模块。在一些实施例中，共模滤波模块包括共模滤波器、共模电感等。

充放电模块主要用于新型储能逆变器输出拓扑结构中的电能存储和释放，在所述电网输入端通电时，此时向所述充放电模块提供充电电源，充放电模块处于充电状态，用于蓄电；而在所述电网输入端断电时，充放电模块切换至放电状态，用于放电。

参见图1，充放电模块包括第一开关组、第二开关组、双向逆变模块和蓄电模块，第一开关组和第二开关组一端并联至共模滤波模块，另一端连接双向逆变模块，双向逆变模块的另一端连接蓄电模块。

双向逆变模块用于：在所述充放电模块处于充电状态时，将电网输入端所输入的交流电转换为直流电；在所述充放电模块处于放电状态时，将蓄电模块输出的直流电转换为交流电。具体地，双向逆变模块包括DC-AC模块和AC-DC模块。在一些实施例中，所述的双向逆变模块包括逆变器、整流桥等。

第一开关组包括串联的第一开关和第二开关，其设置于电网输入侧，用于控制充放电模块充电状态的开启和关断。第二开关组包括串联的第三开关和第四开关，其设置于电源负载输出侧，用于控制充放电模块放电状态的开启和关断。在一些实施例中，第一开关组、和第二开关组中的开关数量可根据需要选用多个串联的开关，并不以本实施例中列举的开关数量为限，第一开关组和第二开关组中的开关包括继电器等。

蓄电模块包括至少一个电池组，其中，多个电池组之间可串联连接、并联连接，将多个电池组串联连接时，可提高蓄电模块的供电电压，将多个电池组并联连接时，可提高蓄电模块的供电电能。

在一些实施例中，可在电源转换开关和电网输入端之间设有第一电容，在电源转换开关和电源负载输出端设有第二电容。第一电容和第二电容作为差模滤波电容，分别用于实现电网输入端和电源输出负载端的滤波。

本申请的新型储能逆变器输出拓扑结构的工作原理为：

当电网输入端通电，即从电网输入端输入交流电时，电源转换开关、第一开关组开启，第二开关组关断，电网输入端直接通过电源转换开关为电源负载输出端提供电源输出至电源负载输出端连接的外部设备，由电网输入端输入的交流电提供外部设备的工作电源；同时，电网输入端还通过共模滤波模块，将输入至充放电模块的交流电进行滤波后，经第一开关组输入至双向逆变模块，双向逆变模块将交流电转换为直流电，并输出至蓄电模块，此时，充放电模块进入充电状态；

当电网输入端断电，即电网输入端无交流电输入时，电源转换开关、第一开关组关断，第二开关组开启，充放电模块处于放电状态，充放电模块输出其中存储的直流电至双向逆变模块，双向逆变模块将充放电模块输入的直流电转换为交流电，并通过第二开关组输出至共模滤波模块，经共模滤波模块滤波后提供至电源负载输出端连接的外部设备，由充放电模块提供外部设备的工作电源，即应急电源。

实施例1

图2是本申请一实施例中新型储能逆变器输出拓扑结构的电路连接示意图，如图2所示，图中，IN为电网输入端，OUT为电源负载输出端，C1为电网侧滤波电容，C2为负载侧滤波电容，S5为电源转换开关，L为共模滤波模块，用单颗输出共模电感实现两路输出，S1、S2为电网侧的开关，S3、S4为负载侧开关，INV为双向逆变模块，P为蓄电模块。

该新型储能逆变器输出拓扑有以下二种状态：

电网输入端IN正常输入市电，负载侧开关S3、S4断开，电网侧开关S1、S2和电源转换开关S5闭合，电网输入端IN将经电网侧滤波电容C1、负载侧滤波电容C2滤波后的交流电直接通过电源转换开关S5为电源负载输出端OUT提供电源输入，使电源负载输出端OUT正常工作，进而为外部设备提供工作电源，同时，电网输入端IN将通过电容C1和共模滤波模块L滤波后的交流电经电网侧开关S1、S2输入至双向逆变模块INV，双向逆变模块INV将从电网输入端IN输入的交流电转换为直流电，输出至蓄电模块P，蓄电模块P进入充电状态；

电网输入端IN断电，无交流电输入时，电网侧开关S1、S2和电源转换开关S5断开，负载侧开关S3、S4闭合，蓄电模块P进入放电状态，蓄电模块P将储存的直流电输出至双向逆变模块INV，双向逆变模块INV将蓄电模块P输出的直流电转换为交流电，并通过负载侧开关S3、S4，经共模滤波模块L和负载侧滤波电容C2滤波后提供至电源负载输出端OUT连接的外部设备，并以此作为外部设备的应急电源。

综上所述，本申请提供的新型储能逆变器输出拓扑结构综合利用电源负载输出端、电网输入端、共模滤波模块、电源转换开关和充放电模块等模块的不同功能，从而实现：在市电正常时，由市电给负载供电，同时给应急电源进行智能充电，在市电断电时，由电源转换开关投切至充放电模块输出以继续为负载提供交流电，直至市电恢复正常。本实用新型使新型储能逆变器输出拓扑结构得以高效利用，增大储能逆变器的功率密度，此外，还在实现该技术效果的前提下，简化电路结构，降低制造成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种新型储能逆变器输出拓扑，其特征在于，包括电源负载输出端、电网输入端、共模滤波模块、电源转换开关和充放电模块，所述的共模滤波模块的一端连接充放电模块，另一端经电源转换开关分别连接电源负载输出端和电网输入端，

在所述电网输入端通电时，电网输入端通过电源转换开关向电源负载端连接的外部设备提供工作电源，同时向所述充放电模块提供充电电源，充放电模块处于充电状态；

在所述电网输入端断电时，所述的充放电模块切换至放电状态为电源负载输出端连接的外部设备提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的一种新型储能逆变器输出拓扑，其特征在于，所述的充放电模块包括第一开关组、第二开关组、双向逆变模块和蓄电模块，所述的第一开关组和第二开关组一端并联至共模滤波模块，另一端连接双向逆变模块，双向逆变模块的另一端连接蓄电模块。

3.根据权利要求2所述的一种新型储能逆变器输出拓扑，其特征在于，所述的第一开关组包括串联的第一开关和第二开关，用于控制充放电模块充电状态的开启和关断。

4.根据权利要求2所述的一种新型储能逆变器输出拓扑，其特征在于，所述的第二开关组包括串联的第三开关和第四开关，用于控制充放电模块放电状态的开启和关断。

5.根据权利要求2所述的一种新型储能逆变器输出拓扑，其特征在于，所述的蓄电模块包括至少一个电池组，所述的电池组串联连接和/或并联连接。

6.根据权利要求1所述的一种新型储能逆变器输出拓扑，其特征在于，所述的电源转换开关和电网输入端之间设有第一电容，电源转换开关和电源负载输出端设有第二电容。

7.根据权利要求1所述的一种新型储能逆变器输出拓扑，其特征在于，所述的共模滤波模块包括共模电感。

8.根据权利要求7所述的一种新型储能逆变器输出拓扑，其特征在于，所述的共模电感采用单颗输出共模电感实现两路输出。

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