一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)方法及其自啟動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)方法及其自啟動(dòng)系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，世界能源的格局發(fā)生了變化，以風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電為代表的新能源技術(shù)的開發(fā)和利用越來越廣泛。同時(shí)，為了解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)集中發(fā)電、長(zhǎng)距離傳輸、遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的問題，國(guó)家大力發(fā)展可以接入分布式電源、運(yùn)行方式靈活的微電網(wǎng)技術(shù)。由于新能源發(fā)電的輸出功率的隨機(jī)性和微電網(wǎng)自身構(gòu)成的需要，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)越來越凸顯其重要作用，它可以啟到削峰填谷、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、平抑功率波動(dòng)、改善電能質(zhì)量等作用。儲(chǔ)能雙向變流器是實(shí)現(xiàn)直流儲(chǔ)能電池與交流電網(wǎng)之間雙向能量傳遞的關(guān)鍵設(shè)備，其控制性能決定著整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠性、控制精度和輸出電能質(zhì)量等重要指標(biāo)。作為微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，儲(chǔ)能變流器的發(fā)展與微網(wǎng)儲(chǔ)能的發(fā)展密切相關(guān)。
[0003]然而現(xiàn)在儲(chǔ)能系統(tǒng)或微網(wǎng)系統(tǒng)中的儲(chǔ)能變流器設(shè)備的啟動(dòng)采用的方法存在一些缺陷，典型的有兩種:一種是從電網(wǎng)取電經(jīng)變換后作為控制電源來控制儲(chǔ)能變流器的啟動(dòng)；另一種方法是配備一臺(tái)UPS作為啟動(dòng)電源；這兩種方法都有各自的弊端，如第一種方法，當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)儲(chǔ)能變流器則無法啟動(dòng)，第二種方法需要配置額外配置一臺(tái)UPS電源，由于一般的UPS不能直接連接高壓直流電源，需額外配置48V或96V的蓄電池，增加了成本，同時(shí)降低了系統(tǒng)可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是針對(duì)上述不足之處提供一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)方法及其自啟動(dòng)系統(tǒng)，是一種無外部輔助電源，直接從系統(tǒng)中蓄電池取電啟動(dòng)，無論系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)還是離網(wǎng)狀態(tài)，均可以方便啟動(dòng)。
[0005]一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)方法及其自啟動(dòng)系統(tǒng)是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)系統(tǒng)包括直流側(cè)電源、直流側(cè)斷路器QF1、直流側(cè)接觸器KM1、儲(chǔ)能變流器、交流側(cè)接觸器KM2、電網(wǎng)/負(fù)載、小容量開關(guān)、高位取能電源、開關(guān)電源、防反二極管Dl和D2、防反二極管D3和直流負(fù)載。
[0006]所述系統(tǒng)中直流側(cè)電源通過直流側(cè)斷路器QF1、直流側(cè)接觸器KMl與儲(chǔ)能變流器的直流側(cè)連接；儲(chǔ)能變流器的交流側(cè)通過交流側(cè)接觸器KM2與電網(wǎng)/負(fù)載連接；小容量開關(guān)并聯(lián)在直流側(cè)接觸器KMl兩側(cè)；高位取能電源的輸入端接在直流側(cè)斷路器QFl與直流側(cè)接觸器KMl之間，輸出端接在直流負(fù)載的電源輸入端，其中在高位取能電源的正極串聯(lián)兩個(gè)防反二極管Dl和D2;開關(guān)電源的輸入端接在儲(chǔ)能變流器的輸出端任意一相上，輸出端接在直流負(fù)載的電源輸入端，其中開關(guān)電源輸出端的正極上串聯(lián)一個(gè)防反二極管D3;直流負(fù)載中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)線LI和L2分別于小容量開關(guān)和儲(chǔ)能變流器中的IGBT連接。
[0007]所述的直流負(fù)載包括變流器主控板和監(jiān)控屏幕。
[0008]直流負(fù)載部分的連接方式如下: 高位取能電源和開關(guān)電源的輸出接變流器主控板和監(jiān)控屏幕的電源輸入接口 ；變流器主控板輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過兩根排線分別與儲(chǔ)能變流器中的IGBT和小容量開關(guān)的驅(qū)動(dòng)接口連接；變流器主控板的通訊接口通過兩根信號(hào)線與監(jiān)控屏幕的通訊接口連接。
[0009]直流側(cè)電源為蓄電池，蓄電池可以是鉛酸電池、鋰電池等常見的儲(chǔ)能電池，蓄電池電壓通常為400V?1000V。
[0010]工作原理如下:
閉合斷路器QFl之后，高位取能電源得電啟動(dòng)運(yùn)行，輸出控制電V1，V1的輸出側(cè)串聯(lián)兩個(gè)二極管降壓，使輸出略低于24V ;系統(tǒng)控制部分從高位取能電源得電啟動(dòng)，本例中變流器主控板和監(jiān)控屏幕等均啟動(dòng)；變流器主控板發(fā)出控制信號(hào)使小容量開關(guān)和儲(chǔ)能變流器中的IGBT導(dǎo)通，此時(shí)接觸器KMl被小容量開關(guān)旁路，直流側(cè)到交流側(cè)形成通路，系統(tǒng)進(jìn)入逆變工作狀態(tài)，交流側(cè)輸出交流電；
當(dāng)交流側(cè)輸出交流電之后，開關(guān)電源從交流側(cè)得電啟動(dòng)運(yùn)行，在二極管Dl、D2和D3的鉗位作用下，輸出控制電V2略大于VI，系統(tǒng)控制部分轉(zhuǎn)為開關(guān)電源輸出的V2供電；
變流器主控板檢測(cè)到開關(guān)電源工作后，發(fā)出控制信號(hào)使接觸器KMl吸合，再發(fā)出關(guān)斷信號(hào)使小容量開關(guān)關(guān)斷，然后發(fā)出控制信號(hào)使KM2吸合；至此，主電路導(dǎo)通，系統(tǒng)完成自啟動(dòng)。
[0011]一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)方法，所述方法的步驟如下:
(O閉合直流側(cè)斷路器QFl，高位取能電源得電啟動(dòng)；
(2)高位取能電源啟動(dòng)后輸出直流控制電VI，直流控制電Vl低于24V兩個(gè)二極管壓降；
(3)直流負(fù)載得電，變流器主控板和監(jiān)控屏幕啟動(dòng)；
(4)變流器主控板輸出控制信號(hào)，控制小容量開關(guān)和儲(chǔ)能變流器中的三相IGBT導(dǎo)通，則主電路導(dǎo)通，儲(chǔ)能變流器輸出交流電；
(5)開關(guān)電源從儲(chǔ)能變流器交流側(cè)取電運(yùn)行，輸出控制電V2，V2低于24V—個(gè)二極管壓降；
(6)控制電V2取代控制電Vl給系統(tǒng)控制部分的直流負(fù)載供電；
(7)系統(tǒng)交流側(cè)得電后，變流器主控板發(fā)出信號(hào)使直流側(cè)接觸器KMl吸合，然后發(fā)信號(hào)關(guān)斷小容量開關(guān)，再發(fā)出信號(hào)控制交流側(cè)接觸器吸合，系統(tǒng)完成自啟動(dòng)過程。
[0012]本發(fā)明與最接近的現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)相比優(yōu)異效果是:
(1)本發(fā)明技術(shù)方案中，變流器的啟動(dòng)不需要額外的UPS系統(tǒng)供電；
(2)本發(fā)明技術(shù)方案適用性強(qiáng)，無論儲(chǔ)能變流器處于并網(wǎng)狀態(tài)或離網(wǎng)狀態(tài)，系統(tǒng)啟動(dòng)都從蓄電池取電進(jìn)行變流器的自啟動(dòng)運(yùn)行；
(3)本發(fā)明技術(shù)方案中的蓄電池可以為鉛酸電池、鈉硫電池或鋰電池等各種常見電池；
(4)本發(fā)明技術(shù)方案可以使后備控制電的功率盡可能降低，只需滿足設(shè)備啟動(dòng)即可，不需要像一般的UPS后備電源一樣需配備幾倍于實(shí)際功率的容量，節(jié)約了成本；
(5)本發(fā)明技術(shù)方案中高位取能電源、小容量開關(guān)、開關(guān)電源等都可以集成在設(shè)備內(nèi)部，系統(tǒng)集成度高。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
附圖1是本發(fā)明一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
[0014]附圖2是本發(fā)明一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)系統(tǒng)的控制部分的直流負(fù)載原理圖。
[0015]附圖3是本發(fā)明一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參照附圖1?3，一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)系統(tǒng)包括直流側(cè)電源(101)、直流側(cè)斷路器QFl (102)、直流側(cè)接觸器KMl (103)、儲(chǔ)能變流器(104)、交流側(cè)接觸器KM2 (105)、電網(wǎng)/負(fù)載(106)、小容量開關(guān)(203)、高位取能電源(202)、開關(guān)電源(204)、防反二極管Dl和D2 (205)、防反二極管03 (206)和直流負(fù)載(201)。
[0017]所述系統(tǒng)中直流側(cè)電源(101)通過直流側(cè)斷路器QFl (102)、直流側(cè)接觸器KMl(103)與儲(chǔ)能變流器(104)的直流側(cè)連接；儲(chǔ)能變流器(104)的交流側(cè)通過交流側(cè)接觸器KM2 (105)與電網(wǎng)/負(fù)載(106)連接；小容量開關(guān)(203)并聯(lián)在直流側(cè)接觸器KMl (103)兩側(cè)；高位取能電源(202)的輸入端接在直流側(cè)斷路器QFl (102)與直流側(cè)接觸器KMl (102)之間，輸出端接在直流負(fù)載(201)的電源輸入端，其中在高位取能電源(202)的正極串聯(lián)兩個(gè)防反二極管Dl和D2 (205);開關(guān)電源(204)的輸入端接在儲(chǔ)能變流器(104)的輸出端任意一相上，輸出端接在直流負(fù)載(201)的電源輸入端，其中開關(guān)電源(204)輸出端的正極上串聯(lián)一個(gè)防反二極管D3 (206);直流負(fù)載(201)中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)線LI和L2分別于小容量開關(guān)(203)和儲(chǔ)能變流器(104)中的IGBT連接。
[0018]直流負(fù)載包括變流器主控板和監(jiān)控屏幕。直流負(fù)載部分的連接方式如下:
高位取能電源和開關(guān)電源的輸出接變流器主控板和監(jiān)控屏幕的電源輸入接口 ；變流器主控板輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過兩根排線分別與儲(chǔ)能變流器中的IGBT和小容量開關(guān)的驅(qū)動(dòng)接口連接；變流器主控板的通訊接口通過兩根信號(hào)線與監(jiān)控屏幕的通訊接口連接。
[0019]直流側(cè)電源為蓄電池，蓄電池可以是鉛酸電池、鋰電池等常見的儲(chǔ)能電池，蓄電池電壓通常為400V?1000V。
[0020]一種儲(chǔ)能變流器的自啟動(dòng)方法，所述方法的步驟如下:
Cl)閉合直流側(cè)斷路器QFl (102)，高位取能電源(202)得電啟動(dòng)；
(2)高位取能電源(202)啟動(dòng)后輸出直流控制電VI，直流控制電Vl略低于24V；
(3)直流負(fù)載(201)得電，變流器主控板和監(jiān)控屏幕啟動(dòng)；
(4)變流器主控板輸出控制信號(hào)，控制小容量開關(guān)(203)和儲(chǔ)能變流器(104)中的三相IGBT導(dǎo)通，則主電路導(dǎo)通，儲(chǔ)能變流器(104)輸出交流電；
(5)開關(guān)電源(204)從儲(chǔ)能變流器(104)交流側(cè)取電運(yùn)行，輸出控制電V2，在二極管D1、D2和D3的鉗位作用下控制電V2略高于Vl ；
(6)控制電V2取代控制電Vl給系統(tǒng)控制部分的直流負(fù)載供電；
(7)系統(tǒng)交流側(cè)得電后，變流器主控板發(fā)出信號(hào)使直流側(cè)接觸器KMl吸合，然后發(fā)信號(hào)關(guān)斷小容量開關(guān)，再發(fā)出信號(hào)控制交流側(cè)接觸器吸合，系統(tǒng)完成自啟動(dòng)過程。
[0021]本發(fā)明方法中對(duì)于變流器的起動(dòng)電源不依賴外部供電，只需系統(tǒng)自身的蓄電池供電即可啟動(dòng)，而傳統(tǒng)啟動(dòng)方法中，變流器的啟動(dòng)供電一