用于控制復(fù)合供電系統(tǒng)的變流器的能量流動(dòng)方法和變流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種用于控制復(fù)合供電系統(tǒng)的變流器的能量流動(dòng)方法和變流器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，變流器的供電形式較為單一，基本上都由電網(wǎng)供電。變流器工作時(shí)能量的流動(dòng)方向也較為單一，不能做到能量的有效利用，造成能源的極大浪費(fèi)。對(duì)于一些特殊場(chǎng)合使用的變流器，對(duì)供電電網(wǎng)的依賴性很大，要求變流器長時(shí)間處于工作狀態(tài)，不能停機(jī)。如果電網(wǎng)發(fā)生故障，要求變流器進(jìn)行停機(jī)檢修，損失不可估量。同時(shí)，目前我國電網(wǎng)的供電形式主要還是由資源有限、對(duì)環(huán)境有污染的化石能源提供，不利于環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于控制復(fù)合供電系統(tǒng)的變流器的能量流動(dòng)方法和變流器，用以解決目前的變流器能量流動(dòng)方向單一和供電形式單一的問題。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于控制復(fù)合供電系統(tǒng)中的變流器的能量流動(dòng)方法，其中包括:
[0005]檢測(cè)負(fù)載電機(jī)的工況；
[0006]在所述負(fù)載電機(jī)全部處于牽引工況時(shí)，控制變流器將復(fù)合供電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)供電系統(tǒng)的功率提供給電機(jī)，
[0007]在所述負(fù)載電機(jī)全部處于制動(dòng)工況時(shí)，控制變流器將電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的功率提供給復(fù)合供電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)供電系統(tǒng)，
[0008]在所述負(fù)載電機(jī)中的一部分電機(jī)處于牽引工況，另一部分電機(jī)處于制動(dòng)工況時(shí)，控制變流器除了將復(fù)合供電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)供電系統(tǒng)的功率提供給電機(jī)之外，還將處于制動(dòng)工況的電機(jī)產(chǎn)生的功率提供給處于牽引工況的電機(jī)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述復(fù)合供電系統(tǒng)包括電網(wǎng)供電系統(tǒng)和備用供電系統(tǒng)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在單獨(dú)由所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)向所述負(fù)載電機(jī)提供功率時(shí)，先對(duì)變流器的直流側(cè)的儲(chǔ)能元件進(jìn)行預(yù)充電以避免所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)上電時(shí)強(qiáng)大的沖擊電流燒壞變流器的功率器件和直流電容。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如果所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)提供的功率小于負(fù)載電機(jī)所需的功率，則切入備用供電系統(tǒng)以向所述負(fù)載電機(jī)同時(shí)供電。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在單獨(dú)由備用供電系統(tǒng)向電機(jī)提供功率時(shí)，如果備用供電系統(tǒng)提供的功率小于所述負(fù)載電機(jī)所需的功率，則切入電網(wǎng)供電系統(tǒng)以向所述負(fù)載電機(jī)同時(shí)供電，如果備用供電系統(tǒng)提供的功率大于所述負(fù)載電機(jī)所需的功率，則控制變流器使備用供電系統(tǒng)中提供的多余的功率饋送至電網(wǎng)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如果備用供電系統(tǒng)提供的功率小于一閾值，從而指示出所述備用供電系統(tǒng)處于虧電的情況的話，則控制變流器將備用供電系統(tǒng)退出，并切入電網(wǎng)供電系統(tǒng)單獨(dú)給負(fù)載電機(jī)供電。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)變流器中的功率單元中沒有能量流動(dòng)的情況下，切入斬波單元以對(duì)所述儲(chǔ)能元件進(jìn)行放電。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種復(fù)合供電系統(tǒng)中的變流器，其包括:
[0016]第一功率單元，其與供電電網(wǎng)連接；
[0017]第二功率單元，其一端與所述第一功率單元連接，另一端與負(fù)載電機(jī)連接，
[0018]能量流動(dòng)控制單元，其包括:
[0019]檢測(cè)模塊，其用于檢測(cè)負(fù)載電機(jī)的工況；
[0020]控制模塊，其用于在所述負(fù)載電機(jī)全部處于牽引工況時(shí)，控制變流器將復(fù)合供電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)供電系統(tǒng)的功率提供給負(fù)載電機(jī)，在所述負(fù)載電機(jī)全部處于制動(dòng)工況時(shí)，控制變流器將電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的功率提供給復(fù)合供電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)供電系統(tǒng)，在所述負(fù)載電機(jī)中的一部分電機(jī)處于牽引工況，另一部分電機(jī)處于制動(dòng)工況時(shí)，控制變流器除了將復(fù)合供電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)供電系統(tǒng)的功率提供給電機(jī)之外，還將處于制動(dòng)工況的電機(jī)產(chǎn)生的功率提供給處于牽引工況的電機(jī)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述變流器還包括充電單元，在控制模塊將電網(wǎng)供電系統(tǒng)切入變流器時(shí)，先通過所述充電單元對(duì)變流器的直流側(cè)的儲(chǔ)能元件進(jìn)行預(yù)充電，再將電網(wǎng)供電系統(tǒng)切入變流器。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制模塊還包括直流濾波單元，所述直流濾波單元在電網(wǎng)供電系統(tǒng)和/或備用供電系統(tǒng)輸出直流電時(shí)，避免變流器與供電系統(tǒng)之間的電磁信號(hào)干擾。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制模塊還包括交流濾波單元，所述交流濾波單元在電網(wǎng)供電系統(tǒng)和/或備用供電系統(tǒng)輸出交流電時(shí)，避免變流器與供電系統(tǒng)之間的電磁信號(hào)干擾。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述變流器還包括斬波單元，當(dāng)變流器中的功率單元中沒有能量流動(dòng)的情況下，切入所述斬波單元以對(duì)所述儲(chǔ)能元件進(jìn)行放電。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述變流器還包括連接在直流母線側(cè)的絕緣檢測(cè)單元，所述絕緣檢測(cè)單元用以檢測(cè)變流器的中間直流環(huán)節(jié)和備用供電系統(tǒng)對(duì)地的絕緣電阻。
[0026]本發(fā)明帶來了以下有益效果:
[0027]本發(fā)明采用一個(gè)或多個(gè)供電系統(tǒng)來向變流器供電，可以解決當(dāng)前變流器只采用電網(wǎng)的單一供電方式。同時(shí)，負(fù)載電機(jī)制動(dòng)產(chǎn)生的制動(dòng)能量可以通過變流器回饋供電系統(tǒng)，進(jìn)而提高能量的利用率。當(dāng)負(fù)載電機(jī)為多個(gè)時(shí)，處于制動(dòng)工況的負(fù)載電機(jī)可直接將制動(dòng)能量既可以回饋供電系統(tǒng)，也可以用于牽引工況的負(fù)載。
[0028]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單的介紹:
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4是根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖8是根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖；
[0039]圖10是根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖；以及
[0040]圖11是根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例和第八個(gè)實(shí)施例的一種變流器系統(tǒng)的能量流動(dòng)圖；
【具體實(shí)施方式】
[0041]以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0042]目前，新能源指的是除傳統(tǒng)化石能源之外的各種能源形式，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、潮汐能、生物質(zhì)能和核聚變等取之不盡、周而復(fù)始的可再生能源。新能源是整個(gè)能源供應(yīng)系統(tǒng)的有效補(bǔ)充手段，也是環(huán)境治理和生態(tài)保護(hù)的重要措施。新能源作為備用電源，可提供的電能主要分為兩種形式:直流和交流。
[0043]將新能源電源引入變流器，新能源供電系統(tǒng)和電網(wǎng)供電系統(tǒng)組成復(fù)合供電系統(tǒng)，兩者提供的能量流動(dòng)方向由負(fù)載電機(jī)的具體工作情況決定。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，以新能源電源作為備用供電系統(tǒng)和交流電網(wǎng)供電系統(tǒng)作為復(fù)合供電系統(tǒng)為例來進(jìn)行說明。電網(wǎng)供電系統(tǒng)可提供交流電或直流電，在本發(fā)明中，以交流電網(wǎng)供電系統(tǒng)為例來進(jìn)行說明。如圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種變流器的結(jié)構(gòu)圖，如圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的一種變流器的結(jié)構(gòu)圖。其中，圖1為引入直流備用供電系統(tǒng)的一種變流器結(jié)構(gòu)圖，圖5為引入交流備用供電系統(tǒng)的一種變流器結(jié)構(gòu)圖。兩種形式的備用供電系統(tǒng)引入變流器系統(tǒng)的方式不同，但采用的變流器基本結(jié)構(gòu)相同。首先，對(duì)圖1和圖5所示的變流器結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。
[0045]如圖1和圖5所示，該變流器包括第一功率單元4、第二功率單元5和能量流動(dòng)控制單元。其中，第一功率單元與交流電網(wǎng)連接，第二功率單元一端與第一功率單元4連接，另一端