储能装置和逆变器制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种储能装置和逆变器。储能装置包括：第一储能器，连接至逆变器的输入端，用于向输入端提供直流电能；第二储能器，连接至第一储能器；以及控制单元，连接在第一储能器和第二储能器之间，用于控制第一储能器在输入端停用时将直流电能释放至第二储能器，并且控制第二储能器在输入端启用时将直流电能释放至第一储能器。其中，逆变器包括储能装置。本实用新型专利技术解决了由于停用变换器时剩余电能释放缓慢造成的人员易受到伤害的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及逆变器领域，具体而言，涉及一种储能装置和逆变器。
技术介绍
变速电机驱动器，也被称为逆变器，已经作为成熟的产品而常用于工业生产中。使用基于逆变器的电机驱动器的目的包括节省能源，例如应用于泵和风扇中；控制速度和转矩，例如应用于传输器和电梯中；以及控制速度和位置，例如应用于加工工具中。逆变器充分利用了功率半导体和数字控制系统来获得良好的控制能力、高开关频率以及灵活性。图1中示出了逆变器的基础拓扑结构。来自电网的AC交流电信号通过AC/DC变换器(整流器)变换成DC直流信号。由于桥式二极管成本低廉并且结构简单，通常在AC/DC变换中使用桥式二极管的整流器，在这种情况下，需要特定的预充电方案在启动中对DC直流母线的电容CDC进行充电。同样也会使用基于三极管的整流器，在这种方案中，DC直流母线电压已经得到控制，因此并不需要其他额外的预充电的部件。DC/AC变换器则将DC直流电信号转换成具有预定的频率和电压的AC交流电信号。对于每种逆变器产品，电源端子包括如图1所示出的L1、L2、L3、P、N、U、V和W，为了连接电力电缆(例如，从电网牵线或者连接至电机)这些端子会被暴露在外。在正常的操作过程中，电容器CDC被充电而带有高压电，例如对于380VAC交流输入而言带有550V高压，对于690VAC交流输入而言则带有970V高压。因此，一般而言是禁止操作人员在操作期间触碰任一电源端子的。在断开逆变器与电网的电连接而关闭逆变器之后，由于DC/AC变换器停用，存储在CDC上的电能会保持在其上，这会使得操作人员受到严重伤害。在现有技术中通常采用并联电阻来实现对电容上的电能进行放电。将电阻以并联的方式固定连接至电容，在逆变器被关闭后，电容会自动地通过电阻放电。在经过一段时间之后，当电容的电压降低至安全水平后，操作人员可安全地操作电源端子。在实际操作中，如图2所示出的，会使用两个串联连接的电容，例如在380VAC交流的应用中会使用两个400V的电容器。在这种情况下会给每个电容器分别并联连接一个电阻，以平衡电容器上的电压，并且在逆变器关闭之后消耗剩下的电能。在选择电阻的时候会产生这样的问题：一方面，电阻应该大到足以使得流过的电流尽可能的小；而另一方面，电阻又应该小到足以使得剩余的电能可以尽快地释放。一般会优先考虑前者，这样的话电阻会通常高达几百万欧姆。因此，放电过程会持续很长时间(例如，几分钟)，这会造成对人员的伤害。现有技术中的另一种方法采用了和可再生能源的斩波电路相同的概念。图3示出了这种拓扑结构，通过打开IGBT，电阻器可消耗掉电能，该电阻器的电阻值应当足够小，而且功率应当足够大。这种方案的局限在于一般是将直流母线产生的电压进行变换后作为电源来驱动IGBT，这因此要求直流母线的电压不能低于预定阀值。当电容电压降至阀值以下时，就应该停止IGBT的工作，在这种情况下电容上的电压无法降到安全水平。如果一定要对电能快速完全释放，则需要外接的IGBT控制和驱动电源，这对于消费者来说不方便。针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种储能装置和逆变器，以至少解决由于停用变换器时剩余电能释放缓慢造成的人员易受到伤害的技术问题。根据本技术实施例的一个方面，提供了一种储能装置，包括：第一储能器，连接至逆变器的输入端，用于向输入端提供直流电能；第二储能器，连接至第一储能器；以及控制单元，连接在第一储能器和第二储能器之间，用于控制第一储能器在输入端停用时将直流电能释放至第二储能器，并且控制第二储能器在输入端启用时将直流电能释放至第一储能器。根据本技术的实施例的储能装置可通过将连接至逆变器输入端的第一储能器存储的电能快速转移至第二储能器，从而可实现对第一储能器的快速放电，且放电的速度相比于现有技术中例如利用电阻器放电的电路更快。这使得第一储能器的电压能够快速降低至安全水平，且尽可能缩短放电的时间，由此减少操作人员受到第一储能器放电的伤害的可能性。此外，该储能装置不需要使用传统电阻器或者基于继电器的预充电电路，也并不会浪费待释放的电能，而是通过将电能转移至第二储能器中便于再次利用，以实现在逆变器输入端启用时对第一储能器的预充电，或者在下游连接有较大负载时增强力矩，或者在电网电压过低时提供备用电能，由此提高电能的利用率。进一步地，控制单元包括：降压装置，串联连接在第一储能器和第二储能器之间，用于降低第一储能器的电压；以及升压装置，并联连接在第一储能器和第二储能器之间，用于升高第一储能器的电压。储能装置通过降压装置对第一储能器进行快速放电，并将第一储能器释放的电能转移至第二储能器，而且还通过升压装置对第二储能器放电，并将第二储能器的电能转移至第一储能器中。通过降压装置和升压装置可进一步提升对第一储能器放电的速度，以进一步缩短放电的时间，确保操作人员的安全。进一步地，升压装置用于在输入端启用时将第一储能器的电压升高到第一预定值，降压装置用于在输入端停用时将第一储能器的电压降低至第二预定值。升压装置和降压装置优选为不会持续地对第一储能器进行充放电，而是在输入端启用时或者输入端停用时对第一储能器进行充放电，且一旦第一储能器的电压被升到预定值或者被降到预定值，升压和降压装置就停止工作。进一步地，控制单元还包括：开关，与降压装置串联，用于在第一储能器的电压升高到第一预定值时，停用储能装置。在第一储能器的电能被转移至第二储能器，且第一储能器的电压降低至预定值或安全水平时，控制单元的开关可使得储能装置停用，从而停止第一储能器的放电。进一步地，降压装置包括晶体管、二极管以及电感，其中，二极管与电感串联，并且晶体管与二极管并联。晶体管、二极管和电感可构成结构简单的降压电路，而且这些元件价格低廉，这由此简化了制造工序，还降低了生产成本。进一步地，升压装置包括晶体管、二极管以及电感，其中，二极管与电感并联，并且晶体管与二极管并联。晶体管、二极管和电感可构成结构简单的升压电路，这使得升压装置的结构简单而且成本低廉。进一步地，晶体管为绝缘栅极型功率晶体管或金属氧化物半导体场效应晶体管。这种类型的晶体管开关速度快，节能效果好，而且散热性能稳定，这使得包含该晶体管的降压装置和升压装置可具有稳定和可靠的工作性能。进一步地，第一储能器为电容器。该电容器可例如为有极性的电容器或者无极性的电容器，用于过滤或者平滑直流母线电信号，降低冲击电流，保证开关器件的安全和稳定。进一步地，第二储能器为超级电容器或者电池。超级电容器或者电池可用于存储第一储能器释放出的电能，避免释放的电能被消耗浪费，相反，可再次利用存储于超级电容器或者电池的电能，以用于对第一储能器预充电，或者提供备用电能。根据本技术实施例的另一方面，还提供了一种逆变器，包括以上所述的储能装置和DC/AC变换器，其中，储能装置经过逆变器的输入端并联连接至DC/AC变换器。根据本技术实施例的逆变器的安全性得到了提升，逆变器在断电后可快速释放剩余的电能，并且将释放的电能进行存储以进行二次利用。在本技术实施例中，采用双向DC/DC变换器的方式，通过转移存储于电容器中的剩余电能，达到了快速对电容器降压和对电容器预充电的目的，从而实现了电容器的快本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能装置(100)，其特征在于，包括：第一储能器(10)，连接至逆变器的输入端，用于向所述输入端提供直流电能；第二储能器(20)，连接至所述第一储能器(10)；以及控制单元(30)，连接在所述第一储能器(10)和所述第二储能器(20)之间，用于控制所述第一储能器(10)在所述输入端停用时将所述直流电能释放至所述第二储能器(20)，并且控制所述第二储能器(20)在所述输入端启用时将所述直流电能释放至所述第一储能器(10)。

【技术特征摘要】
1.一种储能装置(100)，其特征在于，包括：第一储能器(10)，连接至逆变器的输入端，用于向所述输入端提供直流电能；第二储能器(20)，连接至所述第一储能器(10)；以及控制单元(30)，连接在所述第一储能器(10)和所述第二储能器(20)之间，用于控制所述第一储能器(10)在所述输入端停用时将所述直流电能释放至所述第二储能器(20)，并且控制所述第二储能器(20)在所述输入端启用时将所述直流电能释放至所述第一储能器(10)。2.根据权利要求1所述的储能装置(100)，其特征在于，所述控制单元(30)包括：降压装置(31)，串联连接在所述第一储能器(10)和所述第二储能器(20)之间，用于降低所述第一储能器(10)的电压；以及升压装置(32)，并联连接在所述第一储能器(10)和所述第二储能器(20)之间，用于升高所述第一储能器(10)的电压。3.根据权利要求2所述的储能装置(100)，其特征在于，所述升压装置(32)用于在所述输入端启用时将所述第一储能器(10)的电压升高到第一预定值，所述降压装置(31)用于在所述输入端停用时将所述第一储能器(10)的电压降低至第二预定值。4.根据权利要求3所述的储能装置(100...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚吉隆，赵研峰，石磊，
申请(专利权)人：西门子中国有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11