專利名稱：具有內(nèi)部輔助電源的逆變器及其采用的供電方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種逆變器的內(nèi)部電路，更具體的是指一種光伏逆變器、儲能逆變器內(nèi)部的輔助電源供電電路以及采用這種供電電路的供電方法。
背景技術：
逆變器又稱電源調(diào)整器，在逆變器尤其是在大功率光伏逆變器及儲能逆變器應用中，逆變器的內(nèi)部供電相當重要。目前，受多種因素的影響，逆變器的內(nèi)部供電主要采用交流側電網(wǎng)供電或者外部供電的方法，而在低電壓穿越過程中主要依靠外部供電。如果外部供電也出現(xiàn)中斷，則逆變器必須停機。也有一些技術中采用交流側電網(wǎng)和直流母線冗余供電的方法。但是對于低電壓穿越時逆變器內(nèi)部開關或者斷路器的控制主要還是采用外部供電，或者利用電容儲能，或者逆變器內(nèi)部開關和斷路器的延時斷開特性來實現(xiàn)，可靠性不高。例如公開號為CN102035423就公開了一種“三相四線制三電平光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法”，其濾波電容對太陽能板輸入的電壓進行濾波，升壓電路將輸入電壓升壓為直流母線電壓作為后級逆變電路的輸入電壓，三相四線逆變電路將母線電壓逆變?yōu)槿嚯妷?，濾波電路對三相電壓進行濾波后，輸出到電網(wǎng)，控制器檢測太陽能板的電壓及輸出電流、電網(wǎng)三相電壓及三相四線逆變電路輸出的三相電流，控制器101內(nèi)部的升壓變換器和逆變控制器分別生成升壓電路和三相四線逆變電路的驅(qū)動脈沖，控制整個逆變器的工作。 本發(fā)明在于多了一條中性線，構成三相四線制供電系統(tǒng)，該逆變器既可以接對稱平衡三相負載，也可以接單相負載。在提高供電系統(tǒng)安全性的同時，也拓寬了光伏逆變器的應用領域。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其能夠為逆變器內(nèi)部輔電提供冗余供電，并優(yōu)先選擇外部電網(wǎng)供電，同時可在低電壓穿越交流側電網(wǎng)及外部供電中斷過程中，利用電池母線提供內(nèi)部供電。本發(fā)明的另一個發(fā)明目的在于提供一種采用這種逆變器進行供電的方法。為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術方案一種具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，該逆變器具有電池設備以及一端與電池設備連接的逆變電路，該逆變電路另一端與電網(wǎng)直接連接，在電池設備與電網(wǎng)之間與逆變電路優(yōu)選并聯(lián)采用為所述電網(wǎng)或所述電池設備選擇性對逆變電路進行供電的輔助電源供電電路， 這樣的電路設計能夠最大程度保證逆變器內(nèi)部供電的穩(wěn)定性。進一步地，所述的電網(wǎng)包括用于并網(wǎng)的第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)，其中第一市電電網(wǎng)的電壓等級大于第二市電電網(wǎng)，所述的第一市電電網(wǎng)與逆變電路聯(lián)通，所述第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)均直接或者間接通過取電隔離變壓器與所述的輔助電源供
3電電路聯(lián)通，采用電源隔離變壓器是為了保證安全的電網(wǎng)電壓輸入。其中，第一市電電網(wǎng)例如為需要并網(wǎng)的市電電網(wǎng)，如IOKV的區(qū)域電網(wǎng)或更高電壓等級更大區(qū)域的電網(wǎng)，第二市電電網(wǎng)例如為用戶電網(wǎng)，如220V的用戶電網(wǎng)。另外，為了保證所述第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)只有一路供電，所述的輔助電源供電電路具有互鎖選擇開關，該互鎖選擇開關一端與所述第一電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)連接并選擇性地將所述第一市電電網(wǎng)或第二市電電網(wǎng)與所述的輔助電源供電電路導通。更具體地，所述的互鎖選擇開關具有與所述第一電網(wǎng)連接的第一接觸器以及與第二電網(wǎng)連接的第二接觸器，所述第一接觸器以及第二接觸器之間選擇性地擇一導通，該結構將在說明書具體實施方式
部分進行詳細的說明，因此在這里就不再贅述。所述的輔助電源供電電路還包括輸出電路，所述的輸出電路的輸出端設置有防反二極管，所述防反二極管的兩端分別通過直流取電電源板和交流取電電源板與所述的電池設備和電網(wǎng)連通，且所述的交流取電電源板的輸出電壓比所述直流取電電源板的輸出電壓高，保證在供電過程中優(yōu)先選擇交流電一端對逆變電路供電。優(yōu)選地，所述的輸出電路具有至少兩種不同電壓等級的輸出，該電壓等級至少包括24V以及15V電壓等級，實際上為了滿足實際情況需要，可以設置足夠多的不同電壓等級的輸出，比如電壓等級為5V等等。另外優(yōu)選地，所述的電池設備為光伏電池，所述的逆變電路包括與所述光伏電池順次連接的儲能電容，逆變電路以及濾波電路，并且濾波電路與所述的電網(wǎng)連通，在所述的光伏電池與儲能電容之間以及所述的濾波電路與電網(wǎng)之間還設置有開關，由于這種光伏逆變電路的具體結構是通用的結構，因此在這里就不再更具體的說明。并且，所述的輔助電源供電電路還包括與光伏電池連通并向所述的逆變電路內(nèi)的交直流側開關線圈供電的直流取電輔助電路。本發(fā)明還提供了一種逆變器的供電方法，該逆變器具有電池設備以及一端與電池設備連接的逆變電路，該逆變電路另一端與電網(wǎng)直接連接，在電池設備與電網(wǎng)之間還設置有為所述電網(wǎng)或所述電池設備選擇性對逆變電路進行供電的輔助電源供電電路，其中，當所述的電網(wǎng)得電時，通過電網(wǎng)對所述的逆變電路內(nèi)部供電；當電網(wǎng)斷電時，則通過電池設備向所述的逆變電路內(nèi)部供電。在該供電方法的進一步優(yōu)選的實施方式中，所述的電網(wǎng)包括用于并網(wǎng)的第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)，其中第一市電電網(wǎng)的電壓等級大于第二市電電網(wǎng)，所述的第一市電電網(wǎng)與逆變電路聯(lián)通，所述第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)均直接或者間接通過取電隔離變壓器與所述的輔助電源供電電路聯(lián)通，當所述的第一市電電網(wǎng)得電時，與所述第一市電電網(wǎng)連接的互鎖選擇開關的接觸器導通的同時將與所述第二市電電網(wǎng)連接的互鎖選擇開關的接觸器斷開；反之，當所述的第二市電電網(wǎng)得電時，與所述第二市電電網(wǎng)連接的互鎖選擇開關的接觸器導通的同時將與所述第一市電電網(wǎng)連接的互鎖選擇開關的接觸器斷開。通過采用上述的技術方案，本發(fā)明提供了一種具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其能夠為逆變器內(nèi)部輔電提供冗余供電，并優(yōu)先選擇外部電網(wǎng)供電，同時可在低電壓穿越交流側電網(wǎng)及外部供電中斷過程中，利用電池母線提供內(nèi)部供電。并且本發(fā)明還提供了一種采用這種逆變器進行供電的方法。


圖1中顯示了本發(fā)明逆變器的實施例的連接結構示意圖；圖2中顯示了互鎖選擇開關的連接結構示意圖。圖中各標號組件代表的名稱說明如下
10光伏電池20開關 30儲能電容 40逆變電路
50濾波電路60開關 70開關80第一市電電網(wǎng)
90第一取電隔離變壓器100第二取電隔離變壓器
110第二市電電網(wǎng)120互鎖選擇開關
130交流取電24V電源板140交流取電+/-15V電源板
150第一防反二極管160第二防反二極管
170直流取電24V電源板180直流取電+/-15V電源板
190直流取電150V輔助電源板 200風扇供電電源
KM1, KM2接觸器
具體實施例方式本發(fā)明在于提供一種具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其能夠為逆變器內(nèi)部輔電提供 冗余供電，并優(yōu)先選擇外部電網(wǎng)供電，同時可在低電壓穿越交流側電網(wǎng)及外部供電中斷過 程中，利用電池母線提供內(nèi)部供電。并且本發(fā)明還提供了一種采用這種逆變器進行供電的 方法。下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的實施方式。圖1中顯示了本發(fā)明逆變器的實施例的連接結構示意圖；在其中現(xiàn)實的具體實施 例中該逆變器具有電池設備以及一端與電池設備連接的逆變電路，該逆變電路另一端與電 網(wǎng)直接連接，在電池設備與電網(wǎng)之間與逆變電路優(yōu)選并聯(lián)采用為所述電網(wǎng)或所述電池設備 選擇性對逆變電路進行供電的輔助電源供電電路，這樣的電路設計能夠最大程度保證逆變 器內(nèi)部供電的穩(wěn)定性。更具體地說，逆變器輔助電源電路由第一取電隔離變壓器90，第二取 電隔離變壓器100，外部取電和內(nèi)部取電互鎖選擇開關120，交流取電24V輔助電源板130， 交流取電+/-15V輔助電源板140，直流取電24V輔助電源板170，直流取電+/-15V輔助電 源板180，直流取電150V輔助電源板190，防反二極管150、160，風扇供電電源200等組成。在本具體實施例中，所述的電池設備為光伏電池10 ;而所述的電網(wǎng)包括第一市電 電網(wǎng)80(其為需要并網(wǎng)的市電電網(wǎng)，例如10KV的區(qū)域電網(wǎng)或更高電壓等級更大區(qū)域的電 網(wǎng))以及第二市電電網(wǎng)110(其為用戶電網(wǎng)，例如220V的用戶電網(wǎng))，所述的第一市電電網(wǎng) 80與逆變電路聯(lián)通，所述第一市電電網(wǎng)80以及第二市電電網(wǎng)110間接通過第一取電隔離變壓器90和第二取電隔離變壓器110與所述的輔助電源供電電路聯(lián)通，采用電源隔離變壓器是為了保證安全的電網(wǎng)電壓輸入。另外，為了保證所述第一市電電網(wǎng)80以及第二市電電網(wǎng)110只有一路供電，所述的輔助電源供電電路具有互鎖選擇開關120，該互鎖選擇開關120 —端與所述第一電網(wǎng)80 以及第二市電電網(wǎng)110連接并選擇性地將所述第一市電電網(wǎng)80或第二市電電網(wǎng)110與所述的輔助電源供電電路導通。在本實施例中的輔助電源供電電路的輸出電路具有兩種不同電壓等級的輸出。為此，交流取電24V輔助電源板130和直流取電24V輔助電源板170，交流取電+/-15V輔助電源板140和直流取電+/-15V輔助電源板180，分別通過第一防反二極管150和第二防反二極管160將輸出連接在一起，為逆變器提供內(nèi)部供電；交流取電24V輔助電源板130和交流取電+/-15V輔助電源板140的輸出電壓設計上分別比直流取電24V輔助電源板170和直流取電+/-15V輔助電源板180略高，從而保障有外部供電或者交流側供電時，逆變器內(nèi)部輔助電源優(yōu)先由外部或者交流側供電，當?shù)碗妷捍┰綍r，又能由直流母線提供內(nèi)部供電。同時第一防反二極管150和第二防反二極管160可以分別集成在交流取電24V輔助電源板130和直流取電24V輔助電源板170，交流取電+/-15V輔助電源板140和直流取電+/-15V輔助電源板180的輸出端口上，也可以放在下級取電單板前。更具體地說，所述的逆變電路包括與所述光伏電池10順次連接的儲能電容30，逆變電路40以及濾波電路50，并且濾波電路50與所述的電網(wǎng)連通，在所述的光伏電池10與儲能電容30之間以及所述的濾波電路與電網(wǎng)之間還設置有開關20，60，70，逆變電路內(nèi)部的開關20，60，70的線圈供電由直流取電150V輔助電源板190供電，不受低電壓穿越外部供電是否中斷的影響。直流取電150V輔助電源板190的輸出電壓取決于開關的線圈，可以設計在滿足線圈電壓要求的范圍內(nèi)。下面則結合本實施例說明采用上述逆變器的供電方法，當所述的電網(wǎng)的第一市電電網(wǎng)80與第二市電電網(wǎng)110得電時，通過與所述的互鎖選擇開關120保證只有一路市電電網(wǎng)對所述的逆變電路內(nèi)部供電；當市電電網(wǎng)斷電時，則通過光伏電池10向所述的逆變電路內(nèi)部供電。更具體地說，當所述的第一市電電網(wǎng)80得電時，與所述第一市電電網(wǎng)80連接的互鎖選擇開關120的接觸器導通的同時將與所述第二市電電網(wǎng)110連接的互鎖選擇開關120 的接觸器斷開；反之，當所述的第二市電電網(wǎng)110得電時，與所述第二市電電網(wǎng)110連接的互鎖選擇開關120的接觸器導通的同時將與所述第一市電電網(wǎng)80連接的互鎖選擇開關的接觸器斷開。必須說明的是，本發(fā)明的輔助供電電路要決定通過外部取電和內(nèi)部取電互鎖選擇開關120選擇外部或者內(nèi)部取電的方式，也就是決定是由要并入的電網(wǎng)供電還是由外接的電網(wǎng)供電，為了避免外部供電與逆變器內(nèi)部電網(wǎng)之間存在相位差異等問題，該開關必須選擇互鎖開關，保證任何時刻只有一路供電。第一取電隔離變壓器90和第二取電隔離變壓器 100用于隔離電網(wǎng)與輔助電源取電，需要滿足安全規(guī)范要求。風扇供電電源位于取電互鎖選擇開關120后端，采用交流供電。圖2中顯示了互鎖選擇開關的連接結構示意圖。這是與第一市電電網(wǎng)80和第二市電電網(wǎng)110連接的取電互鎖裝置120的示意圖。第一市電電網(wǎng)80有電時，接觸器KMl的線圈通過接觸器KM2的常閉觸頭得電，接觸器KMl閉合(導通)，逆變器輔助電源由第一市電電網(wǎng)80供給；第二市電電網(wǎng)110有電時，接觸器KM2的線圈通過接觸器KMl的常閉觸頭得電，接觸器KM2閉合，逆變器輔助電源由第二市電電網(wǎng)110供給；如逆變器輔助電源由第一市電電網(wǎng)80供給，此時即使第二市電電網(wǎng)110有電，由于接觸器KMl的常閉觸頭已經(jīng)斷開，接觸器KM2的線圈并不能得電，所以接觸器KM2不會閉合，同理，逆變器輔助電源由第二市電電網(wǎng)110供給，接觸器KMl也不會閉合，這樣就形成了第一市電電網(wǎng)80和第二市電電網(wǎng)110供電的自動互鎖功能。通過采用上述的技術方案，本發(fā)明提供了一種具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其能夠為逆變器內(nèi)部輔電提供冗余供電，并優(yōu)先選擇外部電網(wǎng)供電，同時可在低電壓穿越交流側電網(wǎng)及外部供電中斷過程中，利用電池母線提供內(nèi)部供電。并且本發(fā)明還提供了一種采用這種逆變器進行供電的方法。本發(fā)明的保護范圍不限于上述具體實施方式
中說明的具體實施例，而是只要滿足本發(fā)明權利要求中的技術特征的組合就落入了本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，該逆變器具有電池設備以及一端與電池設備連接的逆變電路，該逆變電路另一端與電網(wǎng)直接連接，其特征在于，在電池設備與電網(wǎng)之間還設置有為所述電網(wǎng)或所述電池設備選擇性對逆變電路進行供電的輔助電源供電電路。
2.根據(jù)權利要求I所述的具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其特征在于，所述的電網(wǎng)包括用于并網(wǎng)的第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)，其中第一市電電網(wǎng)的電壓等級大于第二市電電網(wǎng)，所述的第一市電電網(wǎng)與逆變電路聯(lián)通，所述第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)均直接或者間接通過取電隔離變壓器與所述的輔助電源供電電路聯(lián)通。
3.根據(jù)權利要求2所述的具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其特征在于，所述的輔助電源供電電路具有互鎖選擇開關，該互鎖選擇開關一端與所述第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)連接并選擇性地將所述第一市電電網(wǎng)或第二市電電網(wǎng)與所述的輔助電源供電電路導通。
4.根據(jù)權利要求3所述的具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其特征在于，所述的互鎖選擇開關具有與所述第一市電電網(wǎng)連接的第一接觸器以及與第二市電電網(wǎng)連接的第二接觸器， 所述第一接觸器以及第二接觸器之間選擇性地擇一導通。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其特征在于，所述的輔助電源供電電路還包括輸出電路，所述的輸出電路的輸出端設置有防反二極管，所述防反二極管的兩端分別通過直流取電電源板和交流取電電源板與所述的電池設備和電網(wǎng)連通，且所述的交流取電電源板的輸出電壓比所述直流取電電源板的輸出電壓高。
6.根據(jù)權利要求5所述的具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其特征在于，所述的輸出電路具有至少兩種不同電壓等級的輸出，該電壓等級至少包括24V以及15V電壓等級。
7.根據(jù)權利要求I 6的任一項所述的具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其特征在于，所述的電池設備為光伏電池，所述的逆變電路包括與所述光伏電池順次連接的儲能電容，逆變電路以及濾波電路，并且濾波電路與所述的電網(wǎng)連通，在所述的光伏電池與儲能電容之間以及所述的濾波電路與電網(wǎng)之間還設置有至少一個開關。
8.根據(jù)權利要求I 7的任一項所述的具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其特征在于，所述的輔助電源供電電路還包括與光伏電池連通并向所述的逆變電路內(nèi)的交直流側開關線圈供電的直流取電輔助電路。
9.一種逆變器的供電方法，該逆變器具有電池設備以及一端與電池設備連接的逆變電路，該逆變電路另一端與電網(wǎng)直接連接，在電池設備與電網(wǎng)之間還設置有為所述電網(wǎng)或所述電池設備選擇性對逆變電路進行供電的輔助電源供電電路，其中，當所述的電網(wǎng)得電時， 通過電網(wǎng)對所述的逆變電路內(nèi)部供電；當電網(wǎng)斷電時，則通過電池設備向所述的逆變電路內(nèi)部供電。
10.根據(jù)權利要求9所述的逆變器的供電方法，其特征在于，所述的電網(wǎng)包括用于并網(wǎng)的第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)，其中第一市電電網(wǎng)的電壓等級大于第二市電電網(wǎng)，所述的第一市電電網(wǎng)與逆變電路聯(lián)通，所述第一市電電網(wǎng)以及第二市電電網(wǎng)均直接或者間接通過取電隔離變壓器與所述的輔助電源供電電路聯(lián)通，當所述的第一市電電網(wǎng)得電時，與所述第一市電電網(wǎng)連接的互鎖選擇開關的接觸器導通的同時將與所述第二市電電網(wǎng)連接的互鎖選擇開關的接觸器斷開；反之，當所述的第二市電電網(wǎng)得電時，與所述第二市電電網(wǎng)連接的互鎖選擇開關的接觸器導通的同時將與所述第一市電電網(wǎng)連接的互鎖選擇開關的接觸器斷開。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種逆變器的內(nèi)部電路，更具體的是指一種光伏逆變器、儲能逆變器內(nèi)部的輔助電源供電電路以及采用這種供電電路的供電方法。一種具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，該逆變器具有電池設備以及一端與電池設備連接的逆變電路，該逆變電路另一端與電網(wǎng)直接連接，在電池設備與電網(wǎng)之間還設置有為所述電網(wǎng)或所述電池設備選擇性對逆變電路進行供電的輔助電源供電電路。通過采用上述的技術方案，本發(fā)明提供了一種具有內(nèi)部輔助電源的逆變器，其能夠為逆變器內(nèi)部輔電提供冗余供電，并優(yōu)先選擇外部電網(wǎng)供電，同時可在低電壓穿越交流側電網(wǎng)及外部供電中斷過程中，利用電池母線提供內(nèi)部供電。并且本發(fā)明還提供了一種采用這種逆變器進行供電的方法。
文檔編號H02J9/04GK102593863SQ20121003483
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月16日 優(yōu)先權日2012年2月16日
發(fā)明者韋啟航 申請人:朱建國