CN219513964U - 一种三电平储能变流器的交流软启动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三电平储能变流器的交流软启动电路，包括：储能变流器PCS、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2、电感L3、整流器SCR_A、整流器SCR_B、整流器SCR_C、以及电网断路器。本实用新型公开了一种通过半导体元件SCR或者其它可控半导体元件作为软启动装置，软启动功能通过软件发波的方式实现，节省了辅助元件，同时，当直流侧存在异常故障时，可以在极短时间内完成关断，且具有3倍于接触器器件的耐冲击电流性能，满足软启动的需求。

Description

一种三电平储能变流器的交流软启动电路

技术领域

本实用新型涉及光伏、储能、光储一体技术领域，尤其涉及一种三电平储能变流器的交流软启动电路。

背景技术

已知的储能变流器交流软启动方法如图1所示：储能变流器Grid Breaker电网开关闭合后，控制单元发出relay1和relay2的继电器驱动，relay1和relay2由断开状态转为闭合状态，电网A,B线电压通过二极管D13,D14,D15,D16组成的不控整流装置和Resistor1、Resistor2的软启动电阻单元向储能变流器直流侧C1和C2充电。当直流侧C1和C2总电压充至线电压VAB的峰值＝VAB_RMS*1.414后，控制单元发出Grid Contactor电网接触器驱动，Grid contactor电网接触器由断开转为闭合后，储能变流器完成了交流软启动过程。已有方案的缺点是：

1.交流软启动辅助元器件较多；

2.电网接触器Grid contactor闭合时，由于C3上无电压，电网会对C3有很大的冲击电流，影响C3的使用寿命进而影响储能变流器的可靠性；

3.直流侧C1和C2出现短路故障时，Grid contactor是机械开关，脱开需要30-60ms的时间，不利于及时保护。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种三电平储能变流器的交流软启动电路。

本实用新型的技术方案如下：提供一种三电平储能变流器的交流软启动电路，包括：储能变流器PCS、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2、电感L3、整流器SCR_A、整流器SCR_B、整流器SCR_C、以及电网断路器，所述储能变流器PCS的直流侧与电容C1的一端以及电容C2的一端连接，所述电容C1的另一端与储能变流器PCS的直流侧连接并接入直流正极，所述电容C2的另一端与储能变流器PCS的直流侧连接并接入直流负极，所述储能变流器PCS的电网侧分别与电感L1的一端、电感L2的一端以及电感L3的一端连接，所述电感L1的另一端与整流器SCR_A的一端连接，所述电感L2的另一端与整流器SCR_B的一端连接，电感L3的另一端与整流器SCR_C的一端连接，所述整流器SCR_A、整流器SCR_B、以及整流器SCR_C分别与电网断路器的一端连接，所述电网断路器的另一端接入电网。

进一步地，所述储能变流器PCS包括：IGBT开关D1、IGBT开关D2、IGBT开关D3、IGBT开关D4、IGBT开关D5、IGBT开关D6、IGBT开关D7、IGBT开关D8、IGBT开关D9、IGBT开关D10、IGBT开关D11、IGBT开关D12、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24、二极管D25、以及二极管D26，所述IGBT开关D1的输入端与IGBT开关2的输出端以及二极管D21的输出端连接，所述IGBT开关D3的输入端与IGBT开关D4的输出端以及二极管D22的输入端连接，所述IGBT开关D5的输入端与IGBT开关6的输出端以及二极管D23的输出端连接，所述IGBT开关D7的输入端与IGBT开关D8的输出端以及二极管D24的输入端连接，所述IGBT开关D9的输入端与IGBT开关D10的输出端以及二极管D25的输出端连接，所述IGBT开关D11的输入端与IGBT开关D12的输出端以及二极管D26的输入端连接，所述二极管D21的输入端与二极管D22的输出端、二极管D23的输入端与二极管D24的输出端、二极管D25的输入端与二极管D26的输出端并联并与电容C1的一端以及电容C2的一端连接，所述IGBT开关D2的输入端与IGBT开关D3的输出端以及电感L1的一端连接，所述IGBT开关D6的输入端与IGBT开关D7的输出端以及电感L2的一端连接，所述IGBT开关D10的输入端与IGBT开关D11的输出端以及电感L3的一端连接，所述IGBT开关D1的输出端、IGBT开关D5的输出端以及IGBT开关D9的输出端与电容C1的另一端连接并接入直流正极，所述IGBT开关D4的输出端、IGBT开关D8的输出端以及IGBT开关D12的输出端与电容C2的另一端连接并接入直流负极。

进一步地，还包括电容C3、电容C4以及电容C5，所述电容C3的一端连接于电感L1和整流器SCR_A的公共端，另一端连接于电感L2和整流器SCR_B的公共端，所述电容C4的一端连接于电感L2和整流器SCR_B的公共端，另一端连接于电感L3和整流器SCR_C的公共端，所述电容C5的一端连接于电感L1和整流器SCR_A的公共端，另一端连接于电感L3和整流器SCR_C的公共端。

进一步地，采用IGBT器件IGBT_A、IGBT器件IGBT_B以及IGBT器件IGBT_C替代整流器SCR_A、整流器SCR_B以及整流器SCR_C。

采用上述方案，本实用新型公开了一种通过半导体元件SCR或者其它可控半导体元件作为软启动装置，软启动功能通过软件发波的方式实现，节省了辅助元件，同时，当直流侧存在异常故障时，可以在极短时间内完成关断，且具有3倍于接触器器件的耐冲击电流性能，满足软启动的需求。

附图说明

图1为现有技术的电路示意图。

图2为本实用新型的电路示意图。

图3为线电压相位图。

图4为启动波形图。

图5为采用IGBT器件的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

请参阅图2，本实用新型提供一种三电平储能变流器的交流软启动电路，包括：储能变流器PCS、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2、电感L3、整流器SCR_A、整流器SCR_B、整流器SCR_C、以及电网断路器。所述储能变流器PCS的直流侧与电容C1的一端以及电容C2的一端连接。所述电容C1的另一端与储能变流器PCS的直流侧连接并接入直流正极。所述电容C2的另一端与储能变流器PCS的直流侧连接并接入直流负极。所述储能变流器PCS的电网侧分别与电感L1的一端、电感L2的一端以及电感L3的一端连接。所述电感L1的另一端与整流器SCR_A的一端连接。所述电感L2的另一端与整流器SCR_B的一端连接。电感L3的另一端与整流器SCR_C的一端连接。所述整流器SCR_A、整流器SCR_B、以及整流器SCR_C分别与电网断路器的一端连接。所述电网断路器的另一端接入电网。

所述储能变流器PCS包括：IGBT开关D1、IGBT开关D2、IGBT开关D3、IGBT开关D4、IGBT开关D5、IGBT开关D6、IGBT开关D7、IGBT开关D8、IGBT开关D9、IGBT开关D10、IGBT开关D11、IGBT开关D12、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24、二极管D25、以及二极管D26。所述IGBT开关D1的输入端与IGBT开关2的输出端以及二极管D21的输出端连接。所述IGBT开关D3的输入端与IGBT开关D4的输出端以及二极管D22的输入端连接。所述IGBT开关D5的输入端与IGBT开关6的输出端以及二极管D23的输出端连接。所述IGBT开关D7的输入端与IGBT开关D8的输出端以及二极管D24的输入端连接。所述IGBT开关D9的输入端与IGBT开关D10的输出端以及二极管D25的输出端连接。所述IGBT开关D11的输入端与IGBT开关D12的输出端以及二极管D26的输入端连接。所述二极管D21的输入端与二极管D22的输出端、二极管D23的输入端与二极管D24的输出端、二极管D25的输入端与二极管D26的输出端并联并与电容C1的一端以及电容C2的一端连接。所述IGBT开关D2的输入端与IGBT开关D3的输出端以及电感L1的一端连接。所述IGBT开关D6的输入端与IGBT开关D7的输出端以及电感L2的一端连接。所述IGBT开关D10的输入端与IGBT开关D11的输出端以及电感L3的一端连接。所述IGBT开关D1的输出端、IGBT开关D5的输出端以及IGBT开关D9的输出端与电容C1的另一端连接并接入直流正极。所述IGBT开关D4的输出端、IGBT开关D8的输出端以及IGBT开关D12的输出端与电容C2的另一端连接并接入直流负极。

本实用新型还包括电容C3、电容C4以及电容C5，所述电容C3的一端连接于电感L1和整流器SCR_A的公共端，另一端连接于电感L2和整流器SCR_B的公共端，所述电容C4的一端连接于电感L2和整流器SCR_B的公共端，另一端连接于电感L3和整流器SCR_C的公共端，所述电容C5的一端连接于电感L1和整流器SCR_A的公共端，另一端连接于电感L3和整流器SCR_C的公共端。

请参阅图3、图4，储能变流器电网侧开关闭合后，控制单元判断线电压VAB的相位，在VAB过零点a处逐步放开SCR_A+和SCR_B-的驱动，电网VAB通过SCR_A+-L1-D2-D1-C1-C2-D7-D8-L2-SCR_B-给直流侧充电，由于电感L1和L2有一定的阻抗，且驱动的占空比逐步加大，因此充电电流是可控的，当直流侧电压到达线电压VAB的峰值时，完全放开SCR_A+、SCR_A-，SCR_B+,SCR_B-,C1和C2直流电压稳定后，直接放开SCR_C+,SCR_C-,交流软启动完成。

本实用新型的软启动功能通过软件发波的方式实现，节省了辅助元件。在软启动过程中，电容C3的电压也一同缓慢建立，没有冲击电流的问题。当直流侧有异常故障时，SCR器件可以在10ms内完成关断，且SCR的耐冲击电流是接触器器件的3倍以上。以570A的SCR器件和600A的接触器特性进行比较，接触器最大分断电流为6300A，SCR最大分断电流19000A。

请参阅图5，在一些实施例中，可以采用IGBT器件IGBT_A、IGBT器件IGBT_B以及IGBT器件IGBT_C替代整流器SCR_A、整流器SCR_B以及整流器SCR_C，同样可以起到交流软启动的效果。

综上所述，本实用新型公开了一种通过半导体元件SCR或者其它可控半导体元件作为软启动装置，软启动功能通过软件发波的方式实现，节省了辅助元件，同时，当直流侧存在异常故障时，可以在极短时间内完成关断，且具有3倍于接触器器件的耐冲击电流性能，满足软启动的需求。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种三电平储能变流器的交流软启动电路，其特征在于，包括：储能变流器PCS、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2、电感L3、整流器SCR_A、整流器SCR_B、整流器SCR_C、以及电网断路器，所述储能变流器PCS的直流侧与电容C1的一端以及电容C2的一端连接，所述电容C1的另一端与储能变流器PCS的直流侧连接并接入直流正极，所述电容C2的另一端与储能变流器PCS的直流侧连接并接入直流负极，所述储能变流器PCS的电网侧分别与电感L1的一端、电感L2的一端以及电感L3的一端连接，所述电感L1的另一端与整流器SCR_A的一端连接，所述电感L2的另一端与整流器SCR_B的一端连接，电感L3的另一端与整流器SCR_C的一端连接，所述整流器SCR_A、整流器SCR_B、以及整流器SCR_C分别与电网断路器的一端连接，所述电网断路器的另一端接入电网。

2.根据权利要求1所述的三电平储能变流器的交流软启动电路，其特征在于，所述储能变流器PCS包括：IGBT开关D1、IGBT开关D2、IGBT开关D3、IGBT开关D4、IGBT开关D5、IGBT开关D6、IGBT开关D7、IGBT开关D8、IGBT开关D9、IGBT开关D10、IGBT开关D11、IGBT开关D12、二极管D21、二极管D22、二极管D23、二极管D24、二极管D25、以及二极管D26，所述IGBT开关D1的输入端与IGBT开关2的输出端以及二极管D21的输出端连接，所述IGBT开关D3的输入端与IGBT开关D4的输出端以及二极管D22的输入端连接，所述IGBT开关D5的输入端与IGBT开关6的输出端以及二极管D23的输出端连接，所述IGBT开关D7的输入端与IGBT开关D8的输出端以及二极管D24的输入端连接，所述IGBT开关D9的输入端与IGBT开关D10的输出端以及二极管D25的输出端连接，所述IGBT开关D11的输入端与IGBT开关D12的输出端以及二极管D26的输入端连接，所述二极管D21的输入端与二极管D22的输出端、二极管D23的输入端与二极管D24的输出端、二极管D25的输入端与二极管D26的输出端并联并与电容C1的一端以及电容C2的一端连接，所述IGBT开关D2的输入端与IGBT开关D3的输出端以及电感L1的一端连接，所述IGBT开关D6的输入端与IGBT开关D7的输出端以及电感L2的一端连接，所述IGBT开关D10的输入端与IGBT开关D11的输出端以及电感L3的一端连接，所述IGBT开关D1的输出端、IGBT开关D5的输出端以及IGBT开关D9的输出端与电容C1的另一端连接并接入直流正极，所述IGBT开关D4的输出端、IGBT开关D8的输出端以及IGBT开关D12的输出端与电容C2的另一端连接并接入直流负极。

3.根据权利要求1所述的三电平储能变流器的交流软启动电路，其特征在于，还包括电容C3、电容C4以及电容C5，所述电容C3的一端连接于电感L1和整流器SCR_A的公共端，另一端连接于电感L2和整流器SCR_B的公共端，所述电容C4的一端连接于电感L2和整流器SCR_B的公共端，另一端连接于电感L3和整流器SCR_C的公共端，所述电容C5的一端连接于电感L1和整流器SCR_A的公共端，另一端连接于电感L3和整流器SCR_C的公共端。

4.根据权利要求1所述的三电平储能变流器的交流软启动电路，其特征在于，采用IGBT器件IGBT_A、IGBT器件IGBT_B以及IGBT器件IGBT_C替代整流器SCR_A、整流器SCR_B以及整流器SCR_C。