CN106026201A - 一种供电接入装置 - Google Patents

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刘家乐
徐俊
朱长东
何海斌
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc

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Abstract

本发明提供一种供电接入装置，用于一个或多个接入发电单元与储能单元，包括整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器，整流器用于发电单元的输入整流，直流变换器用于升压，卸荷器用于释放多余能量，逆变器用于将直流转换为交流，供电接入装置还包括一个控制器，控制器用于控制直流变换器、卸荷器以及逆变器。本发明提供的供电接入装置，通过使用一个控制器，减小了占用的空间并降低了成本；将整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器中的多个设置于同一个PCB板上，减少使用外接线缆进行连接，提高了接线的可靠性，从而使得通过供电接入装置构成的供电***的稳定可靠供电。

Description

一种供电接入装置
技术领域
本发明涉及电气控制领域，具体涉及一种供电接入装置。
背景技术
半导体功率器件的快速增容、现代控制理论的日趋成熟、电力***的智能化发展为微电网***中的微电网装置的发展带了了契机，使得微电网装置在体积和重量上有了改进的空间。
在典型的智能微电网***中，为了安全、高效地接入且充分利用分布式能源，整流器、逆变器，DCDC变换器，风光互补控制器、卸荷器都是微电网***中不可或缺的微型电网装置。目前市面上相关产品均为各厂家生产的单功能独立产品，
这些单功能独立产品，若要构成智能微电网***，则需将各微型电网装置通过电缆连接后，方可提供给用户使用。
而这样搭建出来的***，因各功能分开设计，具有重复的功能部分，例如不同的单功能独立产品使用不同的控制器，不仅占用空间大而且成本高。
选用不同参数的独立产品整合在一起，会产生信号、通信中的诸多困难，造成开发成本高、调试难度大、兼容性有限及后期运维难等问题，接线中的问题也会影响整个***的运行可靠性。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种供电接入装置，通过使用一个控制器，减小了占用的空间并降低了成本；将整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器中的多个设置于同一个PCB板上，减少使用外接线缆进行连接，提高了接线的可靠性，从而使得通过供电接入装置构成的供电***的稳定可靠供电。
本发明提供一种供电接入装置，用于接入发电单元与储能单元，包括整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器，整流器用于发电单元的输入，直流变换器用于升压，卸荷器用于释放多余能量，逆变器用于将直流转换为交流，供电接入装置还包括一个控制器，控制器用于控制直流变换器、卸荷器以及逆变器。
进一步地，发电单元为直流发电装置和/或交流发电装置。
进一步地，直流发电装置为光伏组件。
进一步地，交流发电装置为风机或柴油发电机。
进一步地，整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器中的多个或全部设置于同一个PCB板上。
进一步地，整流器为不控整流器或可控整流器。
进一步地，储能单元为一个或多个。
进一步地，供电接入装置还包括通信模块，用于将供电接入装置的数据传输至远程接收端。
进一步地，供电接入装置还包括交互模块，用于操作人员交互操作。
进一步地，控制器具有电池管理功能。
进一步地，供电接入装置还包括变频器，用于输出三相交流电。
与现有技术相比，本发明提供的供电接入装置，具有以下有益效果：
(1)通过共用控制器，可省去不同独立产品的控制器，减小***中的冗余，约占总成本的30％；
(2)整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器中的多个设置于同一个PCB板上，也就是直接在PCB板上连接，减少通过外接线缆连接，提高了供电接入装置的连接可靠性，从而保证通过供电接入装置构成的供电***可靠地供电；
(3)减小了整个供电接入装置的体积，约占原先空间的50％，同时降低了通信、接线的难度，便于开发、调试与后期运维。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的供电接入装置的连接示意图；
图2是图1所示的供电接入装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明的一个实施例的供电接入装置，用于接入发电单元与储能单元，包括整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器，整流器用于发电单元的输入，直流变换器用于升压，卸荷器用于释放多余能量，逆变器用于将直流转换为交流，供电接入装置还包括一个控制器，控制器用于控制直流变换器、卸荷器以及逆变器。
本实施例中，直流变换器、卸荷器以及逆变器共用一个控制器，可省去三种电路的控制器，减小了占用的空间并降低了成本。
发电单元为直流发电装置和/或交流发电装置，只要在一定电压范围的直流发电装置、交流发电装置均可接入，例如，直流发电装置的输入电压范围为：60～350V，交流发电装置的输入电压范围为：60～350V。
直流发电装置可以为光伏组件。
交流发电装置可以为风机或柴油发电机。
直流变换器由BOOST升压电路实现。
卸荷器通过控制IGBT控制其开通与关断，释放多余能量。IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。
逆变器由直-交逆变电路实现。
逆变器可输出标准交流电：220VAC，50Hz的交流电，可以带动符合此电压标准且功率在小于5KW的范围内的各种家用电器，包括洗衣机、冰箱、电饭锅、电视机以及电脑等各种家用电器。
本实施例中，发电单元为光伏组件与风机，供电接入装置的输入为来自光伏的低压直流电与来自风机的三相交流电，经过整流后，再经过BOOST电路升压，输出至高压直流母线，为逆变器提供直流支撑；同时供电接入装置还可以接入一个或多个铅酸电池、铅炭电池或锂电池，或者其他相同电压等级的电池，经过BOOST电路升压后，给逆变器提供补充，使得通过供电接入装置构成的供电***的稳定可靠供电。
当然在另一个实施例中也可以将储能单元，例如铅酸电池，并联在高压母线上，本发明对此不作限制。
整流器为不控整流器或可控整流器。
不控整流电路由无控制功能的整流二极管组成的整流电路，当输入交流电压一定时，得到的直流电压是不能调节的电路，分为单相及三相不控整流电路。
本实施例中，采用单相及三相不控整流电路，单相不控整流电路用于光伏组件输入的整流，三相不控整流电路用于风机输入的整流，控制器仅采集数据，对整流电路不控制。
可控整流器由可控整流二极管组成的整流电路，当输入交流电压一定时，得到的直流电压是能够调节的电路，分为单相及三相可控整流电路，三相可控整流电路较多，单相可控整流电路较少。
在另一个实施例中，采用可控整流器，单相可控整流电路用于光伏组件输入的整流，三相可控整流电路用于风机输入的整流，控制器通过可控整流二极管对可控整流电路进行控制，调节高压母线上的电压。
储能单元为铅酸电池、铅炭电池或锂电池。本实施例中，储能单元为两个铅酸电池，可延长电池的使用寿命并增加电池的经济性；或者当负载功率较大时，能够同时使用两个电池放电。当然储能单元也可以为一个，本发明对此不作限制。
整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器中的多个或全部设置于同一个PCB板上，甚至所有的模块设置于同一个PCB板上，直接在PCB板上连接，减少通过外接线缆连接，提高了供电接入装置的连接可靠性，从而保证通过供电接入装置构成的供电***可靠地供电。
供电接入装置还包括通信模块，用于将供电接入装置的数据传输至远程接收端。
供电接入装置还包括交互模块，用于操作人员交互操作，例如触摸屏，便于操作人员交互操作。
供电接入装置还包括变频器，用于输出三相交流电。
电池管理***(BMS)主要是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
本实施例中，控制器可实现以下BMS的功能：
(1)估测储能单元的荷电状态(State of Charge，即SOC)，即储能单元的剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，从而防止由于过充电或过放电对储能单元的造成损伤；
(2)在储能单元充放电过程中，实时采集端电压、充放电电流，防止电池发生过充电或过放电现象。
本实施例中，控制器可实现电池的BMS的功能，可有效的节约电池使用寿命3％，从而降低整体设备的成本。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种供电接入装置，用于接入一个或多个发电单元与储能单元，包括整流器、直流变换器、卸荷器和逆变器，所述整流器用于对发电单元的输入整流，所述直流变换器用于升压，所述卸荷器用于释放多余能量，所述逆变器用于将直流转换为交流，其特征在于，供电接入装置还包括一个控制器，所述控制器用于控制所述直流变换器、所述卸荷器以及所述逆变器。
2.如权利要求1所述的供电接入装置，其特征在于，所述发电单元为直流发电装置和/或交流发电装置。
3.如权利要求2所述的供电接入装置，其特征在于，所述直流发电装置为光伏组件。
4.如权利要求2所述的供电接入装置，其特征在于，所述交流发电装置为风机或柴油发电机。
5.如权利要求1所述的供电接入装置，其特征在于，所述整流器、所述直流变换器、所述卸荷器和所述逆变器中的多个或全部设置于同一个PCB板上。
6.如权利要求1所述的供电接入装置，其特征在于，所述整流器为不控整流器或可控整流器。
7.如权利要求1所述的供电接入装置，其特征在于，所述储能单元为一个或多个。
8.如权利要求1所述的供电接入装置，其特征在于，所述供电接入装置还包括通信模块，用于将所述供电接入装置的数据传输至远程接收端。
9.如权利要求1所述的供电接入装置，其特征在于，所述供电接入装置还包括交互模块，用于操作人员交互操作。
10.如权利要求1所述的供电接入装置，其特征在于，所述供电接入装置还包括变频器，用于输出三相交流电。
11.如权利要求1所述的供电接入装置，其特征在于，所述控制器具有电池管理功能。
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