CN216215912U - 一种逆变器及其辅助供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种逆变器及其辅助供电电路，该辅助供电电路能够通过其第二单元从逆变器的交流侧取电，再通过第三单元进行输出、提供辅助供电，实现其辅助供电功能；并且，其第一单元至少能够从第二单元向逆变器的直流母线实现单向导通，进而也能够接收第二单元的输出，再向该直流母线供电，以在逆变器进入SVG模式时提供直流母线电压，也即兼具了现有技术中母线预充电电路的功能，使得逆变器中无需再单独设置一个母线预充电电路。

Description

一种逆变器及其辅助供电电路

技术领域

本实用新型涉及逆变器技术领域，特别涉及一种逆变器及其辅助供电电路。

背景技术

电网中的电力负载如电动机、变压器等大部分属于感性负载，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功功率补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少电网电源向感性负载提供、由线路输送的无功功率，实现无功补偿；但这种传统的电容补偿方式，需要增加无功补偿装置的投资，实现成本较高。

考虑到光伏***的逆变器在夜间处于闲置状态，且在夜间电网有无功补偿的需求，所以可以利用逆变器夜间不发电时使其为电网实时补充无功功率，实现夜间SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)功能；***无需再增加无功补偿装置，节约了成本。

而夜间实现SVG功能时，需要唤醒逆变器，使逆变器启机，其启机条件是建立直流母线电压；在夜间无光伏输入功率的情况下，为了满足启机条件，使逆变器进入SVG模式，现有技术中需要设置母线预充电电路来对从电网接收的电能进行变换，并将变换后的电压提供至逆变器的直流母线。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种逆变器及其辅助供电电路，以复用逆变器的辅助供电电路，来提供进入SVG模式时的直流母线电压，省去现有技术中单独设置的母线预充电电路。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本实用新型第一方面提供了一种逆变器的辅助供电电路，包括：第一单元、第二单元和第三单元；其中：

所述第一单元的第一端与所述逆变器的直流母线相连；

所述第二单元的输入端与所述逆变器的交流侧相连；

所述第一单元的第二端和所述第二单元的输出端相连，连接点与所述第三单元的输入端相连；

所述第三单元的输出端作为所述辅助供电电路的输出端；

所述第一单元至少能够单向导通，且其导通方向为：从其第二端至其第一端。

可选的，所述第一单元为双向导通支路。

可选的，还包括：供电分配模块，连接于所述第三单元的输出端与所述辅助供电电路的输出端之间。

可选的，所述第二单元为AC/DC变换电路。

可选的，所述第一单元为DC/DC变换电路。

可选的，所述第三单元包括：正极连接线缆和负极连接线缆。

可选的，所述第三单元中还包括：设置于所述正极连接线缆上的可控开关；和/或，设置于所述负极连接线缆上的可控开关；

在所述逆变器进入SVG模式且其直流母线电压小于预设值时，所述可控开关处于断开状态。

可选的，所述可控开关为：绝缘栅双极型晶体管IGBT，金氧半场效晶体管MOSFET，继电器，接触器，IGBT和MOSFET的组合中的任意一种。

可选的，所述第三单元为DC/DC变换电路。

可选的，所述第一单元包括：正极连接线缆和负极连接线缆路。

可选的，所述第一单元中还包括：设置于所述正极连接线缆上的可控开关；和/或，设置于所述负极连接线缆上的可控开关。

可选的，除所述逆变器进入SVG模式且其直流母线电压小于预设值时以外，所述可控开关均处于单向导通状态，且所述第一单元的电能传输方向为：从所述直流母线至所述第三单元。

本实用新型第二方面提供了一种逆变器，包括：DC/AC主功率回路和如上述第一方面任一段落所述的逆变器的辅助供电电路；

所述DC/AC主功率回路的直流侧与直流母线相连。

可选的，还包括：至少一个DC/DC变换电路；

所述DC/DC变换电路与所述直流母线相连。

本申请提供的逆变器的辅助供电电路，能够通过其第二单元从逆变器的交流侧取电，再通过第三单元进行输出、提供辅助供电，实现其辅助供电功能；并且，其第一单元至少能够从第二单元向逆变器的直流母线实现单向导通，进而也能够接收第二单元的输出，再向该直流母线供电，以在逆变器进入SVG模式时提供直流母线电压，也即兼具了现有技术中母线预充电电路的功能，使得逆变器中无需再单独设置一个母线预充电电路。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的逆变器的辅助供电电路的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的逆变器的辅助供电电路的另一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的逆变器的辅助供电电路的一种具体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的逆变器的辅助供电电路的另一种具体结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的图4所示辅助供电电路的运行逻辑图；

图6为本实用新型实施例提供的逆变器的辅助供电电路的另一种具体结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的逆变器的辅助供电电路的另一种具体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请中，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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型提供一种逆变器的辅助供电电路，以复用逆变器的辅助供电电路，来提供进入SVG模式时的直流母线电压，省去现有技术中单独设置的母线预充电电路。

参见图1，该逆变器的辅助供电电路，包括：第一单元101、第二单元102和第三单元103；其中：

第一单元101的第一端与逆变器的直流母线(如图中所示的Bus+和Bus-)相连；具体的，该第一单元101的第一端包括正极和负极，其正极与Bus+相连，其负极与Bus-相连。

第二单元102的输入端与逆变器的交流侧(如图中所示的L1、L2、L3)相连；图1中以三相逆变器为例进行展示，此时，该第二单元102输入端的两根线缆，分别与图1所示L1、L2及L3中的任意两个相连即可，图1中以L1和L2为例进行展示，但并不仅限于此，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内；对于单相逆变器而言，其第二单元102输入端的两根线缆，分别与L相和N相连即可。

第一单元101的第二端和第二单元102的输出端相连，连接点与第三单元103的输入端相连；第一单元101的第二端、第二单元102的输出端及第三单元103的输入端均为直流侧，第一单元101的第二端正极、第二单元102的输出端正极及第三单元103的输入端正极相连，第一单元101的第二端负极、第二单元102的输出端负极及第三单元103的输入端负极相连。

第三单元103的输出端作为辅助供电电路的输出端，提供辅助供电。

第一单元101至少能够单向导通，且其导通方向为：从其第二端至其第一端，如图1中带箭头虚线所示的回路①。

具体的工作原理为：

正常情况下，第二单元102从逆变器的交流侧取电，将其转换为直流电能后，再通过第三单元103进行输出，提供辅助供电，进而实现其原本的辅助供电功能。

另外，该第一单元101至少能够从其第二端至其第一端导通，也即能够将第二单元102的输出电能传输至逆变器的直流母线；进而，当逆变器需要进入SVG模式时，即可通过该第一单元101接收第二单元102的输出，再向该直流母线供电，以提供直流母线电压，使逆变器满足其夜间SVG功能的启机条件，进入SVG模式，实现SVG功能。

本实施例提供的该辅助供电电路，不仅能够实现其原本的辅助供电功能，还能够在逆变器进入SVG模式时为其提供直流母线电压，也即兼具了现有技术中母线预充电电路的功能，使得逆变器中无需再单独设置一个母线预充电电路，节约了逆变器的结构成本。

在上一实施例的基础之上，优选的，该第一单元101为双向导通支路，也即，即能够实现从其第二端向第一端方向的导通，也可以实现从其第一端向第二端方向的导通。

进而，正常情况下，该辅助供电电路中，不仅能够通过第二单元102从逆变器的交流侧取电，再通过第三单元103提供辅助供电；还能够通过第一单元101从直流母线取电，再通过第三单元103提供辅助供电；也即，该辅助供电电路设置了两个供电来源，两者可以同时供电，也可以互为冗余，避免单一掉电时失去辅助供电，提高辅助供电的可靠性。

实际应用中，可以在此基础之上，为该辅助供电电路增设：供电分配模块104，如图2所示，该供电分配模块104连接于第三单元103的输出端与该辅助供电电路的输出端之间。

此时，第一单元101和第二单元102都向第三单元103输出电能时，该供电分配模块104能够通过逻辑处理对第一单元101和第二单元102的输出功率进行分配。比如，在光伏逆变***中，当白天光伏组件的输出功率较大时，可以较多的甚至是全部由第一单元101来提供辅助供电的电能来源，降低第二单元102从交流侧取电的功率，减少产生辅助供电的功率变换环节，避免对于***发电的损耗。

在上一实施例的基础之上，本实施例提供了该辅助供电电路的一种具体实现形式，如图3所示(以在图2的基础上为例进行展示)，其中：

第二单元102为AC/DC变换电路，能够将逆变器交流侧的交流电能转换为直流电能。

此时，第二单元102中的AC/DC变换电路，优选能够将交流电直接转换为电压适于辅助供电应用的直流电，则第三单元103中可以仅包括：正极连接线缆和负极连接线缆，而无需再设置任何变换电路。

第一单元101为DC/DC变换电路，能够将第二单元102输出的直流电转换为合适的电压，以提供至直流母线，使其满足该启机条件；且如上一实施例所述，该DC/DC变换电路优选为双向DC/DC变换电路，还能够为辅助供电提供另一电能来源。

在图3所示结构的基础之上，更为优选的，如图4所示，该第三单元103中还包括：设置于正极连接线缆上的可控开关K1；和/或，设置于负极连接线缆上的可控开关K2。图4中以正负极均设置有相应可控开关为例进行展示，实际应用中，可以仅在其中一极线缆，优选正极线缆，设置有一个可控开关即可，能够节约成本。

该可控开关K1和K2为：IGBT，MOSFET，继电器，接触器，IGBT和MOSFET的组合中的任意一种；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

图4中，当逆变器进入SVG模式且其直流母线电压小于预设值时，可控开关K1和K2中的至少一个会处于断开状态。

以光伏逆变***为例，具体的工作原理为：

白天DC/DC变换电路从直流母线取电，输出给供电分配模块104。AC/DC变换电路从电网取电，输出同样送到供电分配模块104。由供电分配模块104逻辑分配两变换电路的输出功率。

夜间直流母线未得电，供电分配模块104仅由AC/DC变换电路供电。由供电分配模块104的逻辑确定具体的供电范围。

并且，在夜间，直流母线未得电的情况下，逆变器开启SVG功能后，首先断开可控开关K1和K2中的至少一个，控制双向DC/DC变换电路经过回路①向直流母线充电。断开可控开关的目的是，考虑到AC/DC变换电路的设计容量，控制AC/DC变换电路的输出功率优先给直流母线充电。当直流母线电压达到SVG启动条件所要求的电压阈值之后，闭合可控开关K1和K2，整机SVG运行；其运行逻辑参见图5所示。此时双向DC/DC变换电路和AC/DC变换电路的输出功率均提供给供电分配模块104。

逆变器在夜间工作于SVG模式支撑电网电压是一种常见的工作需求，本实施例提供的该辅助供电电路，可在直流母线未得电的情况下，通过其双向DC/DC变换电路直接给直流母线预充电，在不需要额外母线预充电电路的情况下，实现夜间SVG功能。

在上一实施例的基础之上，本实施例提供了该辅助供电电路的另一种具体实现形式，如图6所示(以在图2的基础上为例进行展示)，其中：

第二单元102为AC/DC变换电路，能够将逆变器交流侧的交流电能转换为直流电能，且其直流侧能够输出的电压等级与直流母线电压相近。

此时，第三单元103为DC/DC变换电路，以将该AC/DC变换电路输出的较高电压转换为适于辅助供电应用的电压。

由于该AC/DC变换电路能够输出与直流母线电压相近的电压，所以第一单元101可以仅包括：正极连接线缆和负极连接线缆路，能够实现双向导通。

仍旧以光伏逆变***为例，具体的工作原理为：

白天第三单元103中的DC/DC变换电路可以直接从直流母线取电，输出给供电分配模块104。AC/DC变换电路从电网取电，输出电能经DC/DC变换电路转换后再送到供电分配模块104。由供电分配模块104逻辑决定两变换电路的输出功率，间接控制从直流母线取电的功率。

夜间直流母线未得电，供电分配模块104全部由AC/DC变换电路来通过第三单元103供电。由供电分配模块104的逻辑确定具体的供电范围。

并且，在夜间，直流母线未得电的情况下，逆变器开启SVG功能后，首先控制第三单元103中的DC/DC变换电路停止工作，控制AC/DC变换电路的输出功率全部经过回路①向直流母线充电。当然，该DC/DC变换电路也可以保持输出，只不过输出功率较低，供电范围较小，以优先给直流母线充电。当直流母线电压达到SVG启动条件所要求的电压阈值之后，再使第三单元103中的DC/DC变换电路正常输出，整机SVG运行。此时直流母线和AC/DC变换电路的输出功率均提供给供电分配模块104。

在图6的基础之上，更为优选的，参见图7，其第一单元101中还包括：设置于正极连接线缆上的可控开关K3；和/或，设置于负极连接线缆上的可控开关K4。图7中以正负极均设置有相应可控开关为例进行展示，实际应用中，可以仅在其中一极线缆，优选正极线缆，设置有一个可控开关即可，能够节约成本。

该可控开关K3和K4为：IGBT，MOSFET，继电器，接触器，IGBT和MOSFET的组合中的任意一种；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

图7中，逆变器进入SVG模式且其直流母线电压小于预设值时，由于直流母线的电压低于AC/DC变换电路的输出电压，所以即便此时第一单元101是双向导通的，也会按照回路①的方向来进行电能传输。而除逆变器进入SVG模式且其直流母线电压小于预设值时以外，优选可控开关K3和K4均处于单向导通状态，且此时第一单元101的电能传输方向为：从直流母线至第三单元103，以尽量避免交流侧向直流母线进行电能传输，提高***发电效率。

本申请另一实施例还提供了一种逆变器，其如图1至图7所示，包括：DC/AC主功率回路和如上述任一实施例所述的逆变器的辅助供电电路；该辅助供电电路的结构及工作原理参见上述实施例即可，不再一一赘述。

DC/AC主功率回路的直流侧与直流母线相连。

实际应用中，该DC/AC主功率回路的前级可能还会设置有：至少一个DC/DC变换电路；DC/DC变换电路与直流母线相连。

另外，该逆变器的直流侧可以接收光伏阵列的电能，也可以接收电池***的电能，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***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。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种逆变器的辅助供电电路，其特征在于，包括：第一单元、第二单元和第三单元；其中：

所述第一单元的第一端与所述逆变器的直流母线相连；

所述第二单元的输入端与所述逆变器的交流侧相连；

所述第一单元的第二端和所述第二单元的输出端相连，连接点与所述第三单元的输入端相连；

所述第三单元的输出端作为所述辅助供电电路的输出端；

所述第一单元至少能够单向导通，且其导通方向为：从其第二端至其第一端。

2.根据权利要求1所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述第一单元为双向导通支路。

3.根据权利要求2所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，还包括：供电分配模块，连接于所述第三单元的输出端与所述辅助供电电路的输出端之间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述第二单元为AC/DC变换电路。

5.根据权利要求4所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述第一单元为DC/DC变换电路。

6.根据权利要求5所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述第三单元包括：正极连接线缆和负极连接线缆。

7.根据权利要求6所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述第三单元中还包括：设置于所述正极连接线缆上的可控开关；和/或，设置于所述负极连接线缆上的可控开关；

在所述逆变器进入SVG模式且其直流母线电压小于预设值时，所述可控开关处于断开状态。

8.根据权利要求7所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述可控开关为：绝缘栅双极型晶体管IGBT，金氧半场效晶体管MOSFET，继电器，接触器，IGBT和MOSFET的组合中的任意一种。

9.根据权利要求4所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述第三单元为DC/DC变换电路。

10.根据权利要求9所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述第一单元包括：正极连接线缆和负极连接线缆路。

11.根据权利要求10所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，所述第一单元中还包括：设置于所述正极连接线缆上的可控开关；和/或，设置于所述负极连接线缆上的可控开关。

12.根据权利要求11所述的逆变器的辅助供电电路，其特征在于，除所述逆变器进入SVG模式且其直流母线电压小于预设值时以外，所述可控开关均处于单向导通状态，且所述第一单元的电能传输方向为：从所述直流母线至所述第三单元。

13.一种逆变器，其特征在于，包括：DC/AC主功率回路和如权利要求1-12任一项所述的逆变器的辅助供电电路；

所述DC/AC主功率回路的直流侧与直流母线相连。

14.根据权利要求13所述的逆变器，其特征在于，还包括：至少一个DC/DC变换电路；

所述DC/DC变换电路与所述直流母线相连。

Images