一種新型的雙模雙向變流裝置制造方法
【專利摘要】一種新型的雙模雙向變流裝置，通過一雙模雙向變流控制系統進行控制，包括：電池單元；電池側不可控開關，與電池單元相連接；預充電單元，與所述的電池側不可控開關相連接；直流濾波單元，與所述預充電單元及所述電池單元相連接，用于進行濾波；變流單元，與所述直流濾波單元相連接，用于實現交、直流雙向變換；交流濾波單元，與所述變流單元相連接，用于進行濾波變流側開關，與所述的交流濾波單元相連接，用于斷開或接通交流側的輸入輸出；網側開關，與所述的交流側開關相連接，用于斷開或接通公共電網側。本發明可應用在微網及分布式發電領域中，實現并網和離網的雙模式運行，同時實現能量的雙向流動及并網儲能和并網發電兩種功能。
【專利說明】—種新型的雙模雙向變流裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及雙模雙向變流【技術領域】，特別涉及一種新型的雙模雙向變流裝置

【背景技術】
[0002]雙模雙向變流技術是微網變流技術發展過程中的一個重要基礎，是微網變流技術發展過程中的一個重要階段。
[0003]目前的雙向變流裝置是以實現能量的雙向流動為目的的，能夠實現兩種功能:1、并網時把電網的交流電轉換為直流電儲存到電池中；2、并網時把電池中的直流電轉換為交流電回饋到電網中。
[0004]但是，這種裝置難于適應微網或分布式發電中對離網狀態下:1、供電的需求；2、離網狀態下供電的可靠性；3、并網和離網模式的快速切換；4、不同模式下的調度功能。
[0005]因此，如何設計一種新型的雙模雙向變流裝置，即為本領域技術人員的研究方向所在。


【發明內容】

[0006]本發明的主要目的是提供一種新型的雙模雙向變流裝置，以解決儲能系統在電網、微網或分布式發電系統應用領域中，電網失電后無法工作的問題，以及難于構建有效的微網、分布式發電系統的問題，同時解決微電網、分布式發電系統中雙模式和雙向工作狀態的快速無縫相互切換問題。
[0007]為了達到上述目的，本發明提供一種新型的雙模雙向變流裝置，其通過一雙模雙向變流控制系統進行控制，包括:
[0008]電池單元；
[0009]電池側不可控開關，與電池單元相連接；
[0010]預充電單元，與所述的電池側不可控開關相連接；
[0011]直流濾波單元，與所述預充電單元及所述電池單元相連接，用于進行濾波；
[0012]變流單元，與所述直流濾波單元相連接，用于實現交、直流雙向變換；
[0013]交流濾波單元，與所述變流單元相連接，用于進行濾波
[0014]變流側開關，與所述的交流濾波單元相連接，用于斷開或接通交流側的輸入輸出；
[0015]網側開關，與所述的交流側開關相連接，用于斷開或接通公共電網側。
[0016]其中，所述的預充電單元包括一可控開關及一預充電電阻，所述的可控開關與所述的預充電電阻串聯后與一旁路可控開關并聯。
[0017]其中，所述的直流濾波單元包括直流EMI濾波單元及直流側支撐電容。
[0018]其中，所述的交流濾波單元包括交流濾波器及交流EMI濾波單元。
[0019]其中，所述的網側開關包括網側可控開關及網側不可控開關。
[0020]其中，所述的雙模雙向變流控制系統包括DSP主控制系統及與所述的DSP主控制系統相連的信號監測系統、信號控制系統、調度指令系統。
[0021]其中，所述的信號監測系統包括傳感器及信號變送器，所述的傳感器用于偵測電壓、電流、溫度和故障信號，并將信號傳輸給所述信號變送器進行處理，通過總線傳輸給所述的DSP主控制系統。
[0022]其中，所述的信號控制系統是以DSP為核心的硬件控制系統，通過CAN總線與所述DSP主控制系統相連。
[0023]其中，所述的調度指令系統是以MCU為核心的硬件控制系統，通過CAN總線與DSP主控制系統相連。
[0024]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0025]本發明的裝置可以應用在微網及分布式發電領域中，實現并網和離網的雙模式運行，同時實現能量的雙向流動及并網儲能和并網發電兩種功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為雙模雙向變流裝置電氣原理框圖。
[0027]圖2為雙模雙向變流裝置控制系統框圖。

【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。
[0029]如圖1及圖2所述，分別為本發明雙模雙向變流裝置電氣原理框圖及雙模雙向變流裝置控制系統框圖。圖1中的A、B、C為公用電網、微網或分布式發電的供電電網端口，
a、b、c是雙模雙向變流裝置在離網模式時的輸出供電端口。
[0030]本發明的新型的雙模雙向變流裝置是由一雙模雙向變流控制系統進行控制，所述的雙模雙向變流裝置包括電池單元Bat，其為雙模雙向變流裝置的直流輸入電池單元，與所述的電池單元Bat相連接的電池側不可控開關S0，該裝置還包括預充電單元，與所述的電池側不可控開關SO相連接，所述的預充電單元包括:可控開關S2及預充電電阻Rl，可控開關S2、預充電電阻Rl實現直流側緩啟功能；
[0031]還包括旁路可控開關SI，所述的可控開關S2與所述的預充電電阻串聯Rl后與所述的旁路可控開關Si并聯，當預充電完成后，由旁路可控開關SI連接直流主回路；
[0032]還包括直流濾波單元，所述的直流濾波單元與所述預充電單元及所述電池單元Bat相連接，用于進行濾波，所述的直流濾波單元包括直流EMI濾波單元Fl及直流側支撐電容Cl，所述的直流EMI濾波單元Fl主要用于降低高壓直流輸電線路上的電流或電壓波動的濾波器；所述的直流側支撐電容Cl主要對整流器的輸出電壓進行平滑濾波，吸收來自于逆變器向“DC-Link”索取的高幅值脈動電流阻止其在“DC-Link”的阻抗上產生高幅值脈動電壓，使直流母線上的電壓波動保持在允許范圍，防止來自于“DC-Link”的電壓過沖和瞬時過電壓對IGBT的影響；
[0033]還包括變流單元Invl，其與所述直流濾波單元相連接，用于實現交、直流雙向變換；
[0034]交流濾波單元，與所述變流單元相連接，用于進行濾波，所述的交流濾波單元包括交流濾波器F2及交流EMI濾波單元F3，分別用于降低交流母線上的諧波電壓和降低注入相連交流系統的諧波電流；
[0035]變流側開關S3，與所述的交流濾波單元相連，用于斷開或接通交流側的輸入輸出；
[0036]網側開關，與所述的交流側開關S3相連接，用于斷開或接通公共電網側，所述的網側開關包括網側可控開關和網側不可控開關，所述的網側可控開關為自動開關，所述的網側不可控開關為手動開關。
[0037]其中:雙模雙向變流裝置控制系統是整個裝置的核心控制單元，其包括DSP主控制系統及與所述的DSP主控制系統相連的信號監測系統、信號控制系統、調度指令系統，
[0038]DSP主控制系統是整個硬件系統的主要組成部分，是以DSP為核心的控制系統，該控制系統通過總線連接與信號檢測系統、信號控制系統、調度指令系統相連接，能夠處理各個部分的信息；
[0039]信號監測系統主要監測系統的電壓、電流、溫度和故障信號，硬件主要由傳感器、信號變送器組成，這些硬件通過總線的形式與DSP主控制系統相連接；電壓信號主要是BAT,Cl的端電壓，a、b、c之間的線電壓，A、B、C之間的線電壓；電流信號主要是流過BAT、a、
b、c、A、B、C的電流；溫度信號主要是Invl、Fl、F2、F3、Rl的溫度；故障信號主要包括Invl、SO、S1、S2、S3、S4、S5 的故障信息。
[0040]信號控制系統主要是以DSP為核心的硬件控制系統，該控制系統通過CAN總線與DSP主控制系統相連；
[0041]調度指令系統主要是以MCU為核心的硬件控制系統，該硬件控制系統通過CAN總線與DSP控制系統相連，用以接收電網調度系統指令和向電網發送信息。
[0042]本發明的新型的雙模雙向變流裝置可以在電網、微網及分布式發電系統中實現并網、離網雙模式運行和并網儲能、并網發電的方法，其具體包括:
[0043](I)、該裝置適時檢測電網、微網或分布式發電系統中電網是否失電，若失電，則雙模雙向變流裝置立即斷開網側可控開關S4，并轉換到離網模式，即電壓源工作模式并向負載提供穩定的交流電壓，同時向調度系統發出“準備離網完成”和“離網供電成功”運行信息；
[0044](2)、該裝置適時檢測電網、微網或分布式發電系統中電網是否恢復供電，若恢復供電，則立即閉合網側可控開關S4，并切換到并網模式，即電流源工作模式，并向調度系統發出“準備并網完成”，準備接收調度系統的指令，執行“并網儲能”或“并網發電”；
[0045](3)、若調度指令系統發出離網指令，該裝置立即斷開網側可控開關S4，切斷與電網連接，進入到離網工作模式；若調度系統發出并網儲能指令，該裝置判斷電網電壓是否正常，若正常則立即閉合網側可控開關S4，切換到并網儲能狀態；若調度系統發出并網發電指令，該裝置判斷電網電壓是否正常，若正常則立即閉合網側可控開關S4，切換到并網發電狀態；
[0046](4)、該裝置可以接收電網調度指令，實現并網和離網兩種工作模式、并網儲能和并網發電能量雙向流動工作狀態。
[0047](5)、該裝置可以根據電網的狀態，通過預先設置的工作狀態和網側可控開關S4的快速閉合，能夠實現并網和離網兩種工作模式、并網儲能和并網發電能量雙向流動工作狀態，且離網模式和并網模式、儲能和發電狀態均可以快速無縫相互切換。
[0048]綜上所述，本發明的裝置可以應用在微網及分布式發電領域中，實現并網和離網的雙模式運行，同時實現能量的雙向流動及并網儲能和并網發電兩種功能。通過接收電網、微網或分布式發電系統的調度，分別實現雙模式運行和雙向運行。該裝置接收的調度指令分別為“準備并網”、“準備離網”、“并網儲能”、“并網發電”、“離網供電”，發送給調度指令系統的指令分別為“準備并網完成”、“準備離網完成”、“并網儲能成功”、“并網發電成功”、“離網供電成功”，解決了儲能系統在電網、微網或分布式發電系統應用領域中，電網失電后無法工作的問題，以及難于構建有效的微網、分布式發電系統的問題，同時解決了微電網、分布式發電系統中雙模式和雙向工作狀態的快速無縫相互切換問題。
[0049]以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離以上所附權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化，或等效，但都將落入本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，其通過一雙模雙向變流控制系統進行控制，包括: 電池單元； 電池側不可控開關，與電池單元相連接； 預充電單元，與所述的電池側不可控開關相連接； 直流濾波單元，與所述預充電單元及所述電池單元相連接，用于進行濾波； 變流單元，與所述直流濾波單元相連接，用于實現交、直流雙向變換； 交流濾波單元，與所述變流單元相連接，用于進行濾波； 變流側開關，與所述的交流濾波單元相連接，用于斷開或接通交流側的輸入輸出； 網側開關，與所述的交流側開關相連接，用于斷開或接通公共電網側。
2.根據權利要求1所述的新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，所述的預充電單元包括一可控開關及一預充電電阻，所述的可控開關與所述的預充電電阻串聯后與一旁路可控開關并聯。
3.根據權利要求1所述的新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，所述的直流濾波單元包括直流￡11濾波單元及直流側支撐電容。
4.根據權利要求1所述的新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，所述的交流濾波單元包括交流濾波器及交流剛1濾波單元。
5.根據權利要求1所述的新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，所述的網側開關包括網側可控開關及網側不可控開關。
6.根據權利要求1所述的新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，所述的雙模雙向變流控制系統包括03？主控制系統及與所述的03？主控制系統相連的信號監測系統、信號控制系統、調度指令系統。
7.根據權利要求6所述的新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，所述的信號監測系統包括傳感器及信號變送器，所述的傳感器用于偵測電壓、電流、溫度和故障信號，并將信號傳輸給所述信號變送器進行處理，通過總線傳輸給所述的03？主控制系統。
8.根據權利要求6所述的新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，所述的信號控制系統是以03？為核心的硬件控制系統，通過總線與所述03？主控制系統相連。
9.根據權利要求6所述的新型的雙模雙向變流裝置，其特征在于，所述的調度指令系統是以1⑶為核心的硬件控制系統，通過總線與03？主控制系統相連。
【文檔編號】H02M7/72GK104426410SQ201310361992
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】潘耀杰, 李海山, 劉曉健, 池艾文, 蔡迪狄, 蘇曉宇, 曲勝 申請人:北京意科能源技術有限公司