CN220711145U - 储能逆变器的并离网切换电路、储能逆变器和光伏储能*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储能逆变器的并离网切换电路、储能逆变器和光伏储能***，其中，并离网切换电路包括：储能逆变器以及若干开关单元；储能逆变器，通过串接的第一开关单元和第二开关单元连接至电网的第一输入火线，通过串接的第三开关单元和第四开关单元连接至电网的第一输入零线；储能逆变器，还通过第七开关单元连接至负载的第二输入火线，通过第八开关单元连接至负载的第二输入零线；第一开关单元和第二开关单元的连接点，与第二输入火线通过第五开关单元连接；第三开关单元和第四开关单元的连接点，与第二输入零线通过第六开关单元连接，解决了无法低成本实现储能逆变器的并离网切换的问题，实现了降低储能逆变器的并离网切换成本。

Description

储能逆变器的并离网切换电路、储能逆变器和光伏储能***

技术领域

本实用新型涉及光伏储能技术领域，特别是涉及一种储能逆变器的并离网切换电路、储能逆变器和光伏储能***。

背景技术

光伏发电***是一种利用光伏电池的光生伏特效应，将太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电的发电***。而在实际应用中，常常需要对光伏设备产生的电能进行存储，这时可以通过储能逆变器将光伏发电产生的交流电转换为直流电，并将这部分电能存储到蓄电池中。并在需要使用蓄电池中电能时，储能逆变器可以将其逆变为交流电供负载或电网使用。

由于在输送电能时，储能逆变器的输出端需要直接或通过变压器与电网、负载电性连接，为了满足安全要求，在逆变器的输出端和电网的输入端之间需要串联多组继电器，以保证***出现异常时逆变器能快速可靠的与电网断开。但是，在现有的解决方案中，设置至少12个继电器实现逆变器与电网可靠断开，需要使用到的继电器数量较多，无法低成本实现储能逆变器的并离网切换。

针对相关技术中存在无法低成本实现储能逆变器的并离网切换的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中无法低成本实现储能逆变器的并离网切换的问题，提供一种储能逆变器的并离网切换电路、储能逆变器和光伏储能***。

第一个方面，本实用新型提供了一种储能逆变器的并离网切换电路，所述并离网切换电路包括：储能逆变器以及若干开关单元；

所述储能逆变器，通过串联的第一开关单元和第二开关单元连接至电网的第一输入火线，通过串联的第三开关单元和第四开关单元连接至电网的第一输入零线；

所述储能逆变器，还通过第七开关单元连接至负载的第二输入火线，通过第八开关单元连接至负载的第二输入零线；

所述第一开关单元和第二开关单元的连接点，通过第五开关单元连接至所述第二输入火线；所述第三开关单元和第四开关单元的连接点，通过第六开关单元连接至所述第二输入零线。

在其中的一些实施例中，所述开关单元为继电器或交流接触器。

在其中的一些实施例中，所述并离网切换电路还包括光伏供电装置，所述光伏供电装置与所述储能逆变器连接。

在其中的一些实施例中，所述光伏供电装置包括光伏发电***和储能蓄电池；

所述光伏发电***和所述储能蓄电池均与所述储能逆变器连接。

在其中的一些实施例中，所述第六开关单元和第七开关单元的连接点，通过串联的第九开关单元和第十开关单元连接至负载的输入地线。

在其中的一些实施例中，所述储能逆变器为单相储能逆变器或三相储能逆变器。

在其中的一些实施例中，在并网模式下，所述第二开关单元、所述第四开关单元、所述第五开关单元以及所述第六开关单元均处于闭合状态。

在其中的一些实施例中，在离网模式下，所述第一开关单元、所述第二开关单元、所述第三开关单元、所述第四开关单元、所述第五开关单元以及所述第六开关单元均处于断开状态；

所述第七开关单元和所述第八开关单元处于闭合状态。

第二个方面，本实用新型提供了一种储能逆变器，所述储能逆变器包括如第一个方面中任一项所述的储能逆变器的并离网切换电路。

第三个方面，本实用新型提供了一种光伏储能***，所述光伏储能***包括电网、负载以及如第一个方面中任一项所述的储能逆变器。

与相关技术相比，在本实用新型中提供的一种储能逆变器的并离网切换电路、储能逆变器和光伏储能***，其中，并离网切换电路包括：储能逆变器以及若干开关单元；储能逆变器，通过串接的第一开关单元和第二开关单元连接至电网的第一输入火线，通过串接的第三开关单元和第四开关单元连接至电网的第一输入零线；储能逆变器，还通过第七开关单元连接至负载的第二输入火线，通过第八开关单元连接至负载的第二输入零线；第一开关单元和第二开关单元的连接点，与第二输入火线通过第五开关单元连接；第三开关单元和第四开关单元的连接点，与第二输入零线通过第六开关单元连接，解决了无法低成本实现储能逆变器的并离网切换的问题，实现了降低储能逆变器的并离网切换成本，并提高切换控制的可靠性。

本实用新型的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

图1是本申请一实施例提供的储能逆变器的并离网切换电路的结构框图；

图2是本申请一实施例提供的光伏供电装置的结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的地线连接电路的示意图；

图4是本申请一实施例提供的单相储能逆变器的并离网切换电路的示意图；

图5是本申请一实施例提供的三相储能逆变器的并离网切换电路的示意图；

图6是本申请一优选实施例提供的储能逆变器的并离网切换电路的结构框图。

附图标记：101、储能逆变器；102、第一开关单元；103、第二开关单元；104、第三开关单元；105、第四开关单元；106、第五开关单元；107、第六开关单元；108、第七开关单元；109、第八开关单元；110、第九开关单元；111、第十开关单元；112、电网；113、负载；114、光伏供电装置；1141、光伏发电***；1142、储能蓄电池。

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。

需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种储能逆变器的并离网切换电路，图1为本实用新型一实施例的储能逆变器的并离网切换电路的结构框图，如图1所示，并离网切换电路包括：储能逆变器101以及若干开关单元；

储能逆变器101，通过串联的第一开关单元102和第二开关单元103连接至电网112的第一输入火线，通过串联的第三开关单元104和第四开关单元105连接至电网112的第一输入零线；

储能逆变器101，还通过第七开关单元108连接至负载113的第二输入火线，通过第八开关单元109连接至负载113的第二输入零线；

第一开关单元102和第二开关单元103的连接点，通过第五开关单元106连接至第二输入火线；

第三开关单元104和第四开关单元105的连接点，通过第六开关单元107连接至第二输入零线。

需要知道的是，在本实施例的并离网切换电路中，并网侧与电网112相连接，离网侧与负载113相连接，且并网侧通过第五开关单元106和第六开关单元107连接至负载113，使得储能逆变器101与电网112的输出均可以为负载113供电。其中，在储能逆变器101与并网侧之间，通过串联的第一开关单元102和第二开关单元103连接至电网112的第一输入火线，以及通过串联的第三开关单元104和第四开关单元105连接至电网112的第一输入零线；在储能逆变器101与离网侧之间，通过第七开关单元108连接至负载113的第二输入火线，通过第八开关单元109连接至负载113的第二输入零线。

具体地，当电网112停电，即无法对负载113供电时，当前电路切换至离网模式，控制第一开关单元102、第二开关单元103、第三开关单元104、第四开关单元105、第五开关单元106和第六开关单元107断开，以及第七开关单元108和第八开关单元109闭合，即切换为储能逆变器101的输出对负载113供电，以实现为负载113持续送电，防止出现负载113断电的情况。

进一步地，当电网112有电，当前电路切换至并网模式，电路中的第二开关单元103、第四开关单元105、第五开关单元106以及第六开关单元107始终保持闭合。此时，根据储能逆变器101输出的电能调节对负载113供电的方式，若储能逆变器101输出的电能实现光伏发电自发自用，那么控制第一开关单元102和第三开关单元104闭合，在满足负载113需求的同时，可以将多余的电能输送至电网112；若储能逆变器101输出的电能较少，仅能承担负载113的部分供电需求，则由电网112对负载113进行电能补充。

在输送电能时，储能逆变器101的输出端需要直接或通过变压器与电网112、负载113电性连接，为了满足安全要求，在逆变器的输出端和电网112的输入端之间需要串联多组继电器，以保证***出现异常时逆变器能快速可靠的与电网112断开。但是，在现有的解决方案中，设置至少12个继电器实现逆变器与电网112可靠断开，需要使用到的继电器数量较多，无法低成本实现储能逆变器101的并离网切换。而本申请相较于现有技术，在提高使用安全性的同时，仅采用较少的开关单元来实现并离网无感切换，满足负载113的不断电需求，且降低了储能逆变器101的并离网切换成本，而通过减少开关单元数量进一步降低了电路出现故障的概率，提高切换控制的可靠性。

其中，储能逆变器101通过串接的第一开关单元102和第二开关单元103连接至电网112的第一输入火线，通过串接的第三开关单元104和第四开关单元105连接至电网112的第一输入零线；储能逆变器101，还通过第七开关单元108连接至负载113的第二输入火线，通过第八开关单元109连接至负载113的第二输入零线；第一开关单元102和第二开关单元103的连接点，与第二输入火线通过第五开关单元106连接；第三开关单元104和第四开关单元105的连接点，与第二输入零线通过第六开关单元107连接，解决了无法低成本实现储能逆变器101的并离网切换的问题，实现了降低储能逆变器101的并离网切换成本，并提高切换控制的可靠性。

不仅如此，第一开关单元102和第二开关单元103的连接点，通过第五开关单元106连接至第二输入火线，并且第三开关单元104和第四开关单元105的连接点，通过第六开关单元107连接至第二输入零线，电网112到离网侧使用独立的开关单元连接，可以实现并离网无感切换，避免切换时间过长导致负载113停机。

在其中的一些实施例中，开关单元为继电器或交流接触器。

具体地，各个开关单元可以设置为继电器或交流接触器。其中，继电器和交流接触器均是电磁式开关器件，通过控制线圈的通电状态，来驱动触头的断开与闭合，以此控制电路的通断。

需要知道的是，本实施例通过串联的第一开关单元102和第二开关单元103连接至电网112的第一输入火线，并通过串联的第三开关单元104和第四开关单元105连接至电网112的第一输入零线，以提高使用安全性。

通过本实施例，各个开关单元采用继电器或交流接触器，并在降低电路成本的同时，合理设置逆变器与电网之间的开关单元。

请参阅图2，在其中的一些实施例中，并离网切换电路还包括光伏供电装置114，光伏供电装置114与储能逆变器101连接。

具体地，光伏供电装置114与储能逆变器101连接，由光伏供电装置114对负载供电时，储能逆变器101将光伏供电装置114提供的电能逆变为交流电输送至负载，或将多余的电能输送至电网，供电网使用。

其中，光伏供电装置114包括光伏发电***1141和储能蓄电池1142，而光伏发电***1141和储能蓄电池1142均与储能逆变器101连接。当电路处于离网模式，仅闭合第七开关单元108和第八开关单元109，由光伏发电***1141和储能蓄电池1142提供电能，实现对负载113供电；当电路处于并网模式，第二开关单元103、第四开关单元105、第五开关单元106以及第六开关单元107始终保持闭合，根据光伏供电装置114所提供的电能是否充足，通过光伏供电装置114独立对负载供电，或由光伏供电装置114与电网共同供电。

通过本实施例，设置光伏供电装置114与储能逆变器101连接，用于对负载供电，从而能够在并离网模式切换时，合理调整对负载供电的方式。

请参阅图3，在其中的一些实施例中，第六开关单元107和第七开关单元108的连接点，通过串联的第九开关单元110和第十开关单元111连接至负载的输入地线。

具体地，在第六开关单元107和第七开关单元108的连接点，与负载的输入零线之间，设置串联的第九开关单元110和第十开关单元111，当输入零线接有负载时，闭合第九开关单元110和第十开关单元111。

需要知道的是，现有技术通常未在离网侧接输入地线，或从与负载输入火线连接的两个开关单元之间，直接连接到输入地线。那么在离网模式下，两个开关单元处于闭合状态，逆变器的输出将会连接到负载的输入地线，漏电流偏大容易导致跳闸。而本实施例中，使用独立的开关单元控制负载的输入零线连接至输入地线，避免出现逆变器漏电流偏大的情况。

通过本实施例，通过串联的第九开关单元110和第十开关单元111连接至负载的输入地线，提高了使用安全性，且降低跳闸风险。

下面对并离网切换电路应用于单相储能逆变器和三相储能逆变器时的具体情况进行说明。

在其中的一些实施例中，储能逆变器101为单相储能逆变器或三相储能逆变器。

请参阅图4，储能逆变器101为单相储能逆变器。电路中的各个开关单元采用继电器，储能逆变器101则通过串联的继电器K1和继电器K2连接至电网的第一输入火线L1，通过串联的继电器K3和继电器K4连接至电网的第一输入零线N1；储能逆变器101，还通过继电器K7连接至负载的第二输入火线L2，通过继电器K8连接至负载的第二输入零线N2；而继电器K1和继电器K2的连接点，通过继电器K5连接至第二输入火线L2；继电器K3和继电器K4的连接点，通过继电器K6连接至第二输入零线。

为了降低跳闸风险，设置继电器K6和继电器K7的连接点，通过串联的继电器K9和继电器K10连接至负载的输入地线PE，从而在仅闭合继电器K7和继电器K8时，逆变器的输出不会连接到PE，防止逆变器漏电流偏大。

进一步地，光伏供电***和储能蓄电池1142分别与储能逆变器101连接，当电网停电时，仅闭合继电器K7和继电器K8，由光伏供电***和储能蓄电池1142为负载供电；当电网有电时，电路中的继电器K2、继电器K4、继电器K5以及继电器K6始终保持闭合。此时，若储能逆变器101输出的电能可以满足负载需求，那么控制继电器K1和继电器K3闭合，并将多余的电能输送至电网；若储能逆变器101输出的电能较少，仅能承担负载的部分供电需求，则由电网对负载进行电能补充。

另外，请参阅图5，储能逆变器101为三相储能逆变器。电路中的各个开关单元采用继电器，储能逆变器101则通过串联的继电器K11和继电器K12、串联的继电器K13和继电器K14、串联的继电器K15和继电器K16，分别连接至电网的第一输入火线L3、L4和L5，通过串联的继电器K17和继电器K18连接至电网的第一输入零线N3；储能逆变器101还通过继电器K19、继电器K20、继电器K21，分别连接至负载的第二输入火线L6、L7和L8，通过继电器K22连接至负载的第二输入零线N4；

而继电器K11和继电器K12的连接点、继电器K13和继电器K14的连接点、继电器K15和继电器K16的连接点，分别通过继电器K23、继电器K24、继电器K25连接至对应的第二输入火线，且继电器K17和继电器K18的连接点，通过继电器K26连接至第二输入零线。同时，为了降低跳闸风险，设置继电器K22和继电器K26的连接点，通过串联的继电器K27和继电器K28连接至负载的输入地线PE。

需要知道的是，并离网切换电路应用于三相储能逆变器时，其工作原理与单相储能逆变器的切换电路相同。在离网模式下，仅闭合继电器K19、继电器K20、继电器K21和继电器K22，由光伏供电***和储能蓄电池1142为负载供电；在并网模式下，电路中的继电器K12、继电器K14、继电器K16、继电器K18、继电器K23、继电器K24、继电器K25和继电器K26始终保持闭合。此时，若储能逆变器101输出的电能可以满足负载需求，那么控制继电器K11、继电器K13、继电器K15和继电器K17闭合，并将多余的电能输送至电网；若储能逆变器101输出的电能较少，仅能承担负载113的部分供电需求，则由电网与光伏供电装置114共同对负载供电。

在其中的一些实施例中，在并网模式下，第二开关单元103、第四开关单元105、第五开关单元106以及第六开关单元107均处于闭合状态。

具体地，当电网能够为负载供电时，电路切换至并网模式，第二开关单元103、第四开关单元105、第五开关单元106以及第六开关单元107始终保持闭合。此时，根据储能逆变器101输出的电能调节对负载供电的方式，若储能逆变器101输出的电能实现光伏发电自发自用，那么控制第一开关单元102和第三开关单元104闭合，在满足负载需求的同时，可以将多余的电能输送至电网；若储能逆变器101输出的电能无法完全承担负载的供电需求，由电网实时对负载进行电能补充，从而防止负载断电。

在其中的一些实施例中，在离网模式下，第一开关单元102、第二开关单元103、第三开关单元104、第四开关单元105、第五开关单元106以及第六开关单元107均处于断开状态；

第七开关单元108和第八开关单元109处于闭合状态。

具体地，当电网停电时，当前电路切换至离网模式，控制第一开关单元102、第二开关单元103、第三开关单元104、第四开关单元105、第五开关单元106和第六开关单元107断开，以及第七开关单元108和第八开关单元109闭合，即切换为储能逆变器101的输出对负载供电，以实现为负载持续送电，防止出现负载断电的情况。

下面通过优选实施例对本实施例进行描述和说明。

图6是本申请一优选实施例提供的储能逆变器的并离网切换电路的结构框图，如图6所示，该电路包括：光伏发电***1141、储能蓄电池1142、储能逆变器101以及若干开关单元；光伏发电***1141和储能蓄电池1142均与储能逆变器101连接。

其中，在储能逆变器101与电网112之间，储能逆变器101通过串联的第一开关单元102和第二开关单元103，连接至电网112的第一输入火线，通过串联的第三开关单元104和第四开关单元105连接至电网112的第一输入零线。对于离网侧，储能逆变器101通过第七开关单元108连接至负载113的第二输入火线，并通过第八开关单元109连接至负载113的第二输入零线。

而第一开关单元102和第二开关单元103的连接点，通过第五开关单元106连接至第二输入火线；第三开关单元104和第四开关单元105的连接点，通过第六开关单元107连接至第二输入零线。从而在离网模式下，控制第一开关单元102、第二开关单元103、第三开关单元104、第四开关单元105、第五开关单元106和第六开关单元107均处于断开状态，闭合第七开关单元108和第八开关单元109，切换为光伏发电***1141和储能蓄电池1142对负载113供电，以此满足负载113的不断电需求。

当电路切换至并网模式，第二开关单元103、第四开关单元105、第五开关单元106以及第六开关单元107始终保持闭合，根据光伏发电***1141和储能蓄电池1142提供的电能，调节对负载113供电的方式。若储能逆变器101输出的电能实现光伏发电自发自用，进一步控制第一开关单元102和第三开关单元104闭合，在满足负载113需求的同时，可以将多余的电能输送至电网112；若光伏发电***1141和储能蓄电池提供的电能较少，对负载113供电不足，则由电网112对负载113进行电能补充。

另外，现有方法通常从与负载113输入火线连接的两个开关单元之间，直接连接到输入地线，那么当这两个开关单元处于闭合状态，逆变器的输出将会连接到负载113的输入地线，此时存在跳闸风险。基于此，本实施例中第六开关单元107和第七开关单元108的连接点，通过串联的第九开关单元110和第十开关单元111连接至负载113的输入地线，该设置方式可由独立的开关单元控制负载113的第二输入零线接地线，降低逆变器漏电流偏大的风险。

通过本实施例，在储能逆变器101与并网侧以及离网侧之间，设置数量较少的开关单元来实现并离网切换。上述连接方式能够提高使用安全性，并降低了储能逆变器101的并离网切换成本以及电路出现故障的概率，提高切换控制的可靠性。此外，由于电网112到离网侧使用独立的开关单元连接，可以实现并离网无感切换，避免切换时间过长导致负载113停机，满足负载113的不断电需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种储能逆变器的并离网切换电路，其特征在于，所述并离网切换电路包括：储能逆变器(101)以及若干开关单元；

所述储能逆变器(101)，通过串联的第一开关单元(102)和第二开关单元(103)连接至电网(112)的第一输入火线，通过串联的第三开关单元(104)和第四开关单元(105)连接至电网(112)的第一输入零线；

所述储能逆变器(101)，还通过第七开关单元(108)连接至负载(113)的第二输入火线，通过第八开关单元(109)连接至负载(113)的第二输入零线；

所述第一开关单元(102)和第二开关单元(103)的连接点，通过第五开关单元(106)连接至所述第二输入火线；

所述第三开关单元(104)和第四开关单元(105)的连接点，通过第六开关单元(107)连接至所述第二输入零线。

2.根据权利要求1所述的储能逆变器的并离网切换电路，其特征在于，所述开关单元为继电器或交流接触器。

3.根据权利要求1所述的储能逆变器的并离网切换电路，其特征在于，所述并离网切换电路还包括光伏供电装置(114)，所述光伏供电装置(114)与所述储能逆变器(101)连接。

4.根据权利要求3所述的储能逆变器的并离网切换电路，其特征在于，所述光伏供电装置(114)包括光伏发电***(1141)和储能蓄电池(1142)；

所述光伏发电***(1141)和所述储能蓄电池(1142)均与所述储能逆变器(101)连接。

5.根据权利要求1所述的储能逆变器的并离网切换电路，其特征在于，所述第六开关单元(107)和第七开关单元(108)的连接点，通过串联的第九开关单元(110)和第十开关单元(111)连接至负载(113)的输入地线。

6.根据权利要求1所述的储能逆变器的并离网切换电路，其特征在于，所述储能逆变器(101)为单相储能逆变器或三相储能逆变器。

7.根据权利要求1所述的储能逆变器的并离网切换电路，其特征在于，在并网模式下，所述第二开关单元(103)、所述第四开关单元(105)、所述第五开关单元(106)以及所述第六开关单元(107)均处于闭合状态。

8.根据权利要求1所述的储能逆变器的并离网切换电路，其特征在于，在离网模式下，所述第一开关单元(102)、所述第二开关单元(103)、所述第三开关单元(104)、所述第四开关单元(105)、所述第五开关单元(106)以及所述第六开关单元(107)均处于断开状态；

所述第七开关单元(108)和所述第八开关单元(109)处于闭合状态。

9.一种储能逆变器，其特征在于，所述储能逆变器包括如权利要求1至权利要求8中任一项所述的储能逆变器的并离网切换电路。

10.一种光伏储能***，其特征在于，所述光伏储能***包括电网、负载以及如权利要求9所述的储能逆变器。