CN207339294U - 电流源/电压源双模式输出的并网逆变器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，属于逆变器技术领域。其解决了。本实用新型包括控制单元、检测单元Ⅰ、驱动单元、检测单元Ⅱ和并网开关，检测单元Ⅰ位于直流输入端和四象限逆变器之间，检测单元Ⅰ将直流输入端的直流信号、检测单元Ⅱ将LCL型滤波器输出的交流信号分别反馈至控制单元，控制单元通过驱动单元将控制信号传递到四象限逆变器；并网开关位于LCL型滤波器和交流输出端之间。本实用新型在并网模式下可正常发电，因电网异常作为普通供电电源，大大提高光伏电站/风电场的经济效益；可作为APF/动态消谐无功补偿器，改善电网的供电质量及抗冲击能力，所以该实用新型具有重大的社会效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，属于逆变器技术领域。
背景技术
电流源/电压源双模式输出的并网逆变器使用了前沿的多控制单元输出无扰动切换技术，将直流电源转换成合适的交流电源，并自动匹配负载类型，自动选择并网/离网模式。
并网逆变技术，现有的光伏、风电等并网逆变***均采用该技术：将逆变器设计为恒功率/电流源型输出,使用单位功率因数控制策略。同时由于需要解决诸多并网的其它具体技术问题，也使用了诸如正弦波的基波提取技术、锁相技术、孤岛检测及对应的信号处理技术等。问题和缺点：(1)出现孤岛效应即电网停电时，逆变器是无法工作的，而此时需要供电的诸多负载不得不处于失电状态；(2)逆变器启动时，单位功率因数控制策略无法使离网模式的逆变器的输出电压平滑上升，此时逆变器输出电压波形的质量是很低的，造成并网瞬间的冲击较大；(3)逆变器启动时，必须配置诸如电容之类的无功负载产生无功输出电流，不然单位功率因数控制策略无法正常工作，而这种额外的无功负载降低了逆变器的效率，增加了故障点。
离网逆变器技术，现有的变频器、UPS、通用逆变器、EPS等逆变***均采用该技术：使用的控制策略是将逆变器设计为电压源型输出，使用电压空间矢量控制策略或传统PID控制策略，实现逆变器的具有限流特性可控电压输出。问题和缺点：(1)遇到恒流负载，此类逆变器无法保证正常的输出；(2)此类逆变器的并联技术较为复杂，需要外加均流环处理，故障率较高，并联数量较多时，无法正常并联；(3)此类逆变器无法并网。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型提出了一种电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，其解决了并网逆变器在电网停电时无法工作的问题；并网逆变器启动时的输出电能较差、并网瞬间冲击较大的问题；并网逆变器启动时效率较低的问题；离网型逆变器的并联问题；离网型逆变器无法带恒流负载的问题；离网型逆变器不能并网的问题。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：本实用新型所述的电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，包括依次相连的直流输入端、四象限逆变器、LCL型滤波器和交流输出端，还包括控制单元、检测单元Ⅰ、驱动单元、检测单元Ⅱ和并网开关，控制单元分别连接检测单元Ⅰ、驱动单元和检测单元Ⅱ，检测单元Ⅰ位于直流输入端和四象限逆变器之间，检测单元Ⅰ将直流输入端的直流信号、检测单元Ⅱ将LCL型滤波器输出的交流信号分别反馈至控制单元，控制单元通过驱动单元将控制信号传递到四象限逆变器；并网开关位于LCL型滤波器和交流输出端之间。
优选地，所述控制单元包括无忧切换开关、电压空间矢量控制单元、单位功因控制单元、逻辑控制单元、SVPWM生成单元，无忧切换开关分别与电压空间矢量控制单元、单位功因控制单元、逻辑控制单元、SVPWM生成单元相连。
优选地，所述并网开关切换到电网，四象限逆变器并网发电；电网异常时脱网为负载提供稳压稳频供电。
优选地，所述四象限逆变器为核心构建的UPS，在电网正常时，利用储能***为APF/动态消谐无功补偿器；电网异常时，脱网给负载提供稳压稳频供电。
优选地，所述四象限逆变器为核心构建的直流屏电源/电动车充电器，给蓄电池组充电时，工作在整流模式提供稳压限流的直流电源给电池组充电；当电池组已被充满，自动切换为并网逆变模式，作为电网的APF/动态消谐无功补偿器及调峰电源。
本实用新型的有益效果是：采用本实用新型所述的电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，采用该创新技术的光伏/风电并网逆变器，在并网模式下可正常发电，因电网异常或其它原因离网时，可作为普通的交流电源给光伏电站/风电场内负载供电，在目前国内新能源发电弃光弃网较为严重的环境下，该实用新型可以大大提高光伏电站/风电场的经济效益；采用该创新技术的通用逆变器，可作为APF/动态消谐无功补偿器，改善电网的供电质量及抗冲击能力，所以该实用新型具有重大的社会效益。
附图说明
图1是本实用新型结构原理框图。
图2是四象限逆变器的电气连接图。
图3是控制单元结构原理框图。
图中：1、直流输入端；2、四象限逆变器；3、LCL型滤波器；4、交流输出端；5、并网开关。
具体实施方式
为了使本实用新型目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型所述的电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，包括依次相连的直流输入端1、四象限逆变器2、LCL型滤波器3和交流输出端4，还包括控制单元、检测单元Ⅰ、驱动单元、检测单元Ⅱ和并网开关5，控制单元分别连接检测单元Ⅰ、驱动单元和检测单元Ⅱ，检测单元Ⅰ位于直流输入端1和四象限逆变器2之间，检测单元Ⅰ将直流输入端1的直流信号、检测单元Ⅱ将LCL型滤波器3输出的交流信号分别反馈至控制单元，控制单元通过驱动单元将控制信号传递到四象限逆变器2；并网开关5位于LCL型滤波器3和交流输出端4之间。
如图2所示，三相双模式逆变器的拓扑结构中，直流输入端1输入的直流信号经过三相全桥逆变后经过LCL滤波器与并网开关5相连，并网开关5选择并入电网还是直接连接负载，也就是选择并网还是离网。图2中，LCL型滤波器3为三阶滤波器，在较小的滤波器参数情况下仍然能保证较好的滤波性能，能较好的滤除高次谐波，尤其针对开关频率次谐波有较好的滤波效果，且对于大容量逆变器，功率开关器件受开关频率和损耗的制约，开关频率下降，LCL型滤波器3能避免单增大L滤波而增加滤波器体积及成本。
所述并网开关5切换到电网，四象限逆变器2并网发电；电网异常时脱网为负载提供稳压稳频供电。所述四象限逆变器2为核心构建的UPS，在电网正常时，利用储能***为APF/动态消谐无功补偿器；电网异常时，脱网给负载提供稳压稳频供电。所述四象限逆变器2为核心构建的直流屏电源/电动车充电器，给蓄电池组充电时，工作在整流模式提供稳压限流的直流电源给电池组充电；当电池组已被充满，自动切换为并网逆变模式，作为电网的APF/动态消谐无功补偿器及调峰电源。
如图3所示，所述控制单元包括无忧切换开关、电压空间矢量控制单元、单位功因控制单元、逻辑控制单元、SVPWM生成单元，无忧切换开关分别与电压空间矢量控制单元、单位功因控制单元、逻辑控制单元、SVPWM生成单元相连。
本实用新型针对现有的技术的缺陷，解决了如下技术问题：并网逆变器在电网停电时无法工作的问题；并网逆变器启动时的输出电能较差、并网瞬间冲击较大的问题；并网逆变器启动时效率较低的问题；离网型逆变器的并联问题；离网型逆变器无法带恒流负载的问题；离网型逆变器不能并网的问题。
本实用新型使用该逆变器为核心构建的光伏/风电用并网逆变器，在电网正常时可并网发电，电网异常时可脱网给负载提供稳压稳频供电电源；使用该逆变器为核心构建的UPS，在电网正常时，利用储能***可作为APF/动态消谐无功补偿器，帮助提升电网的供电质量及抗冲击能力，电网异常时可脱网给负载提供稳压稳频供电电源；使用该逆变器为核心构建的直流屏电源/电动车充电器，给蓄电池组充电时，工作在整流模式提供稳压限流的直流电源给电池组充电，当电池组已被充满，自动切换为并网逆变模式，可作为电网的APF/动态消谐无功补偿器及调峰电源使用。
本实用新型的技术是在现有的并网逆变器与离网型逆变器的基础上，整合了一种四象限逆变器2的硬件电路，硬件电路创新的融合了现有的单位功率因数控制技术、正弦波的基波提取技术、锁相技术、孤岛检测技术、电压空间矢量控制技术等。通过孤岛检测，判定控制策略的模式，在电压源及电流源的两种控制模式切换时，创造性的引入了基于快慢分解的无扰切换方法，保证了***的稳定运行。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而己，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的专利涵盖范围内。
Claims (5)
1.一种电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，包括依次相连的直流输入端(1)、四象限逆变器(2)、LCL型滤波器(3)和交流输出端(4)，其特征在于，还包括控制单元、检测单元Ⅰ、驱动单元、检测单元Ⅱ和并网开关(5)，控制单元分别连接检测单元Ⅰ、驱动单元和检测单元Ⅱ，检测单元Ⅰ位于直流输入端(1)和四象限逆变器(2)之间，检测单元Ⅰ将直流输入端(1)的直流信号、检测单元Ⅱ将LCL型滤波器(3)输出的交流信号分别反馈至控制单元，控制单元通过驱动单元将控制信号传递到四象限逆变器(2)；并网开关(5)位于LCL型滤波器(3)和交流输出端(4)之间。
2.根据权利要求1所述的电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，其特征在于，所述控制单元包括无忧切换开关、电压空间矢量控制单元、单位功因控制单元、逻辑控制单元、SVPWM生成单元，无忧切换开关分别与电压空间矢量控制单元、单位功因控制单元、逻辑控制单元、SVPWM生成单元相连。
3.根据权利要求1所述的电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，其特征在于，所述并网开关(5)切换到电网，四象限逆变器(2)并网发电；电网异常时脱网为负载提供稳压稳频供电。
4.根据权利要求1所述的电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，其特征在于，所述四象限逆变器(2)为核心构建的UPS，在电网正常时，利用储能***为APF/动态消谐无功补偿器；电网异常时，脱网给负载提供稳压稳频供电。
5.根据权利要求1所述的电流源/电压源双模式输出的并网逆变器，其特征在于，所述四象限逆变器(2)为核心构建的直流屏电源/电动车充电器，给蓄电池组充电时，工作在整流模式提供稳压限流的直流电源给电池组充电；当电池组已被充满，自动切换为并网逆变模式，作为电网的APF/动态消谐无功补偿器及调峰电源。
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|---|---|---|---|---|
| CN110868089A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-03-06 | 新风光电子科技股份有限公司 | 一种可控直流电源及其控制方法 |
| CN113595137A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-02 | 科华数据股份有限公司 | 直流源并网发电模式切换方法及装置、直流源*** |
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| CN110868089B (zh) * | 2019-12-24 | 2021-08-13 | 新风光电子科技股份有限公司 | 一种可控直流电源及其控制方法 |
| CN113595137A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-02 | 科华数据股份有限公司 | 直流源并网发电模式切换方法及装置、直流源*** |
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Denomination of utility model: Grid -connected inverter of double mode output of electric current source / voltage source Effective date of registration: 20200430 Granted publication date: 20180508 Pledgee: Qingdao Changyang financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO LDC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020370010013 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20210310 Granted publication date: 20180508 Pledgee: Qingdao Changyang financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO LDC TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2020370010013 |
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