CN214255734U - 一种充电控制电路及光储变频系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种充电控制电路及光储变频系统。其中，该充电控制电路包括：不控整流桥，设置在所述电网输出端的投切开关和直流母线之间，用于将电网输出的交流电进行整流，获得直流电；充电模块，所述充电模块接入所述直流母线的高线上；控制器，连接所述充电模块，用于在所述电网、所述储能设备以及所述光伏设备中确定充电电源，以及，在确定充电电源后，控制所述充电电源与直流母线导通，同时控制充电模块导通。通过本实用新型，能够实现在不同充电模式下共用同一充电模块，简化了电路结构，降低了电路成本。

Description

一种充电控制电路及光储变频系统

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种充电控制电路及光储变频系统。

背景技术

目前光储变频器都涉及到充电的问题，图1为现有的光储变频系统的充电电路结构图，如图1所示，将充电电阻R设置在电网侧，充电只能在电网有电情况下进行，电网掉电情况下无法进行充电，导致光伏与储能直接接入直流母线，冲击较大，会造成较大安全事故。现有技术中，还有分别通过电网、储能设备、光伏设备给直流母线充电过程，在充电电源不同的情况下采用不同的充电电阻，整体的充电回路设计复杂，造成成本提高。

针对现有技术中充电电路结构复杂，成本较高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种充电控制电路及光储变频系统，以解决现有技术中充电电路结构复杂，成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种充电控制电路，应用于光储变频系统，所述光储变频系统包括光伏设备、储能设备、整流模块、母线电容和逆变模块，所述整流模块连接电网，其特征在于，所述充电控制电路包括：

不控整流桥，设置在所述电网输出端的投切开关和直流母线之间，用于将电网输出的交流电进行整流，获得直流电；

充电模块，所述充电模块接入所述直流母线的高线上；

控制器，连接所述充电模块，用于在所述电网、所述储能设备以及所述光伏设备中确定充电电源，以及，在确定充电电源后，控制所述充电电源与直流母线导通，同时控制充电模块导通。

进一步地，所述充电电源根据所述光储变频系统的并离网状态、所述电网的供电状态、所述储能设备的电量以及所述光伏设备的发电量确定。

进一步地，所述充电模块包括：

第一开关和充电电阻，所述第一开关和所述充电电阻并联后，接入所述直流母线的高线上，用于控制所述充电电阻是否短路。

进一步地，所述充电模块还包括：

第二开关，与所述充电电阻串联设置，用于控制所述充电电阻的通断。

进一步地，所述控制器包括：

第一控制单元，用于在确定充电电源后，控制充电电源与所述直流母线之间的投切开关导通，同时控制所述第一开关断开。

进一步地，所述控制器还包括：

第二控制单元，用于在确定没有满足充电需求的充电电源时，控制所述电网、所述储能设备以及所述光伏设备与所述直流母线断开，同时控制所述第一开关和所述第二开关断开，以使充电过程停止；

第三控制单元，用于在充电完成后，控制所述第一开关导通。

本实用新型还提供一种光储变频系统，包括上述充电控制电路。

进一步地，所述光储变频系统还包括：

智能设备管理系统，与所述光伏设备、所述储能设备、所述整流模块以及所述逆变模块通讯连接，用于检测所述光伏设备的发电量和所述储能设备的电量，以及，在充电过程停止或者充电完成时，反馈充电状态。

应用本实用新型的技术方案，在电网输出端的投切开关和直流母线之间设置不控整流桥，将电网输出的交流电进行整流，获得直流电；在直流母线的高线上设置充电模块；通过控制器，根据光储变频系统的并离网状态、电网的供电状态、储能设备的电量以及光伏设备的发电量，在电网、储能设备以及光伏设备中确定充电电源，以及，在确定充电电源后，控制充电电源与直流母线导通，同时控制充电模块导通。能够实现在不同充电模式下共用同一充电模块，简化了电路结构，降低了电路成本。

附图说明

图1为现有的光储变频系统的充电电路结构图；

图2为根据本实用新型实施例的光储变频系统的充电控制电路的结构图；

图3为根据本实用新型另一实施例的充电控制电路的结构图；

图4为根据本实用新型实施例的控制器的结构图；

图5为根据本实用新型实施例的光储变频系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二等来描述开关，但这些开关不应限于这些术语。这些术语仅用来将开关区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一开关也可以被称为第二开关，类似地，第二开关也可以被称为第一开关。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本实用新型的可选实施例。

实施例1

本实施例提供一种充电控制电路，应用于光储变频系统，图2为根据本实用新型实施例的光储变频系统的充电控制电路的结构图，如图2所示，光储变频系统包括光伏设备1、储能设备2、整流模块3、母线电容C和逆变模块4，整流模块3连接电网，电网与整流模块3之间设置有主断路器K1，电网通过不控整流桥10与直流母线连接，电网与不控整流桥10之间设置投切开关S1，光伏设备1与直流母线之间设置投切开关S2，储能设备2与直流母线之间设置投切开关S3。其中，直流母线包括两条线，一条为直流母线高线，分别与电网、光伏设备1、储能设备2的输出端的正极端子连接，另一条为直流母线低线，分别与电网、光伏设备1、储能设备2的输出端的负极端子连接。

为了实现在不同模式的充电，上述充电控制电路包括：

不控整流桥10，设置在所述电网输出端的投切开关和直流母线之间，用于将电网输出的交流电进行整流，获得直流电；

充电模块20，充电模块20接入直流母线的高线上；

控制器30，连接充电模块20，用于在电网、储能设备以及光伏设备中确定充电电源，以及，在确定充电电源后，控制充电电源与所述直流母线导通，同时控制充电模块导通。其中，所述充电电源根据光储变频系统的并离网状态、电网的供电状态、储能设备的电量以及光伏设备的发电量确定。

本实施例的充电控制电路，在电网输出端的投切开关和直流母线之间设置不控整流桥，将电网输出的交流电进行整流，获得直流电；在直流母线的高线上设置充电模块；通过控制器，根据光储变频系统的并离网状态、电网的供电状态、储能设备的电量以及光伏设备的发电量，在电网、储能设备以及光伏设备中确定充电电源，以及，在确定充电电源后，控制充电电源与直流母线导通，同时控制充电模块导通。能够实现在不同充电模式下共用同一充电模块，简化了电路结构，降低了电路成本。

实施例2

本实施例提供另一种充电控制电路，图3为根据本实用新型另一实施例的充电控制电路的结构图，为了实现充电电阻的通断控制，如图3所示，充电模块20包括：第一开关S4和充电电阻R1，第一开关S4和充电电阻R1并联后，接入直流母线的高线上，用于控制充电电阻R1是否短路。在需要充电时，第一开关S4断开，使充电电阻R1导通，在充电完成后，控制第二开关S4导通，使充电电阻R1被短路，不再进行充电，而直流母线正常导通。如果系统发生故障，需要控制直流母线断开，因此也需要断开第一开关S4。

如果仅通过上述第一开关S4，控制充电电阻是否短路，进而控制是否进行充电，如果系统发生故障，断开第一开关S4，此时充电电阻R1接入直流母线，也可能导致直流母线在故障状态下导通，因此，充电模块还包括：第二开关S5，与充电电阻R1串联设置，用于控制充电电阻R1的通断，在发生故障时，保证直流母线不会导通，提高安全性。

图4为根据本实用新型实施例的控制器的结构图，为了实现不同切换不同的充电模式，上述控制器30包括：第一控制单元301，用于在确定充电电源后，控制充电电源与直流母线之间的投切开关导通，同时控制第一开关断开。具体地，电网充电模式下，第一控制单元301控制主断路器K1断开、投切开关S2、S3以及第一开关S4断开；闭合投切开关S1与第二开关S5，电网输出的电流经过不控整流桥、第二开关S5、充电电阻R1以及母线电容C，为直流母线充电。

储能充电模式下，第一控制单元301控制主断路器K1断开、投切开关S1、S2以及第一开关S4断开；闭合投切开关S3与第二开关S5，储能输出的电流经过第二开关S5、充电电阻R1以及母线电容C，为直流母线充电。

光伏充电模式下，第一控制单元301控制主断路器K1断开、投切开关S1、S3以及第一开关S4断开；闭合投切开关S2与第二开关S5，储能输出的电流经过第二开关S5、充电电阻R1以及母线电容C，为直流母线充电。

由于实际应用中，还会出现没有满足充电需求的充电电源的情况，在这种情况下，需要控制充电过程停止，因此，如图4所示，控制器30还包括：第二控制单元302，用于在确定没有满足充电需求的充电电源时，控制电网、储能设备2以及光伏设备1与直流母线断开，同时控制第一开关S4和第二开关S5断开，以使充电过程停止；

在充电结束后，还需要使系统切换到正常工作状态，因此，如图4所示，控制器30还包括：第三控制单元，用于在充电完成后，控制第一开关S4导通，进而控制直流母线导通，以便于切换到正常工作状态。

实施例3

本实施例提供一种光储变频系统，图5为根据本实用新型实施例的光储变频系统的结构框图，如图5所示，该光储变频系统包括上述充电控制电路，其中，不控整流桥10设置在电网和直流母线之间，充电模块20设置在光储变频器的内部(图中未示出)，控制器30与光储变频器内部的充电模块20通讯连接，还包括：

智能设备管理系统IEMS，智能设备管理系统IEMS与光伏设备1、储能设备2、整流模块3以及逆变模块4通讯连接，用于检测光伏设备的发电量、储能设备的电量，以及，在充电过程停止或者充电完成时，反馈充电状态。整流模块3和逆变模块4构成光储变频器，光储变频器与电网之间，光储变频器与光伏设备1之间，光储变频器与储能设备1之间，光储变频器与电机之间，智能设备管理系统IEMS与电机之间，智能设备管理系统IEMS与光储变频器之间均通过通讯线连接，可以进行通讯。

实施例4

现有的光储变频系统的充电电路，一种如上文中提及的图1中所示，将充电电阻设置在交流电网侧，充电只能在电网有电情况下进行，电网掉电情况下无法进行充电，导致光伏与储能直接接入直流母线，冲击较大，会造成较大安全事故。现有技术中，还有分别通过电网、储能设备、光伏设备给直流母线充电过程，在充电电源不同的情况下采用不同的充电电阻，整体的充电回路设计复杂，造成成本提高。

随着市场小型化发展，低成本趋势，未来一定是高功能密度，高空间利用率发展。对于充电回路设计，我们需要考虑各种使用场景，综合设计达到元器件的充分利用。

基于上述考虑，本实施例还提供另一种充电控制电路，本实施例的充电控制电路如上中提及的图3中所示，电网与整流模块之间设置有主断路器K1，电网通过不控整流桥与直流母线连接，电网与不控整流桥之间设置投切开关S1，光伏设备与直流母线之间设置投切开关S2，储能设备与直流母线之间设置投切开关S3，充电模块包括：第一开关S4和充电电阻R1，第一开关S4和充电电阻R1并联后，接入直流母线的高线上，第二开关S5与充电电阻R1串联设置，通过控制图3中的主断路器K1、开关S1～S5来控制充电回路，实现多种充电模式。

本实施例还提供一种光储变频系统，本实施例的光储变频系统的结构图如图上文中提及的图5中所示，包括：电网、整流模块3、逆变模块4、储能设备2、光伏设备1、电机和智能设备管理系统IEMS。变频系统的控制策略包括IEMS控制策略与变频器控制策略，对于需要快速反应与切换策略信息由变频器控制不经过IEMS，IEMS系统只做故障信息记录，对于不需要快速响应信号由IEMS控制协调策略，可以提高系统快速安全的同时又保证信息的完整性。

以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种充电控制电路，应用于光储变频系统，所述光储变频系统包括光伏设备、储能设备、整流模块、母线电容和逆变模块，所述整流模块连接电网，其特征在于，所述充电控制电路包括：

不控整流桥，设置在所述电网输出端的投切开关和直流母线之间，用于将电网输出的交流电进行整流，获得直流电；

充电模块，所述充电模块接入所述直流母线的高线上；

控制器，连接所述充电模块，用于在所述电网、所述储能设备以及所述光伏设备中确定充电电源，以及，在确定充电电源后，控制所述充电电源与直流母线导通，同时控制充电模块导通。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电电源根据所述光储变频系统的并离网状态、所述电网的供电状态、所述储能设备的电量以及所述光伏设备的发电量确定。

3.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电模块包括：

第一开关和充电电阻，所述第一开关和所述充电电阻并联后，接入所述直流母线的高线上，用于控制所述充电电阻是否短路。

4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电模块还包括：

第二开关，与所述充电电阻串联设置，用于控制所述充电电阻的通断。

5.根据权利要求4所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制器包括：

第一控制单元，用于在确定充电电源后，控制充电电源与所述直流母线之间的投切开关导通，同时控制所述第一开关断开。

6.根据权利要求5所述的充电控制电路，其特征在于，所述控制器还包括：

第二控制单元，用于在确定没有满足充电需求的充电电源时，控制所述电网、所述储能设备以及所述光伏设备与所述直流母线断开，同时控制所述第一开关和所述第二开关断开，以使充电过程停止；

第三控制单元，用于在充电完成后，控制所述第一开关导通。

7.一种光储变频系统，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的充电控制电路。

8.根据权利要求7所述的光储变频系统，其特征在于，所述光储变频系统还包括：

智能设备管理系统，与所述光伏设备、所述储能设备、所述整流模块以及所述逆变模块通讯连接，用于检测所述光伏设备的发电量和所述储能设备的电量，以及，在充电过程停止或者充电完成时，反馈充电状态。

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