一种新型双向储能逆变器制造技术

本实用新型专利技术提供的一种新型双向储能逆变器，其采用三相半桥电路的拓扑结构；所述三相半桥电路的交流侧采用三相对称、无中线的连接方式，主电路共有三个由功率开关管串联组成的桥臂，每相开关管的控制信号互补；本逆变器能够以满功率因数分别稳定运行于储能、逆变两种模式，同时可以有效实现储能、逆变模式的快速平衡切换。

A New Bidirectional Energy Storage Inverter

The utility model provides a new bidirectional energy storage inverter, which adopts the topological structure of a three-phase half-bridge circuit; the AC side of the three-phase half-bridge circuit adopts a three-phase symmetrical and no-midline connection mode; the main circuit has three bridge arms composed of power switches in series, and the control signals of each phase switch are complementary; the inverter can operate stably at full power factor, respectively. The two modes of energy storage and inversion can effectively realize the fast balanced switching of energy storage and inversion modes.

【技术实现步骤摘要】
一种新型双向储能逆变器
本专利技术涉及一种逆变器，尤其涉及一种新型双向储能逆变器。
技术介绍
随着微电网技术的不断发展，能实现能量双向流动、并且储能和逆变状态可自由切换的双向储能逆变器作为微电网的重要组成部分得到了足够的重视，越来越多的科研工作者对其开展了研究，，如何设计一种能够以满功率因数分别稳定运行于储能、逆变两种模式，同时可以有效实现储能、逆变模式的快速平衡切换的一种新型双向储能逆变器成为一项亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供的一种新型双向储能逆变器，其采用三相半桥电路的拓扑结构；所述三相半桥电路的交流侧采用三相对称、无中线的连接方式，主电路共有三个由功率开关管串联组成的桥臂，每相开关管的控制信号互补；进一步，其采用间接电流进行控制，在开关管桥路的电网侧产生可控PWM电压控制信号，该控制信号作用于三相半桥的开关管，通过开关管的有序开通关断使三相半桥交流侧的输入电流为正弦波。进一步，其采用直接电流进行控制，采样交流侧电流并在双向储能逆变器的交流侧搭建变流闭环，在开关管桥路的电网侧产生可控PWM电压控制信号，该控制信号作用于三相半桥的开关管，通过开关管的有序开通关断使相电流为正弦波。进一步，当双向储能逆变器外环用于稳定直流母线电压时，外环控制量为直流母线电压，双向储能逆变器直流侧串接储能装置，选择穿入或并入直流电源以增大或降低母线电压，以实现对err值进行调整，外环用于稳定功率时，外环控制量为双向储能逆变器的交流功率值。进一步，电流内环输入的参考值由双向储能逆变器交流侧的功率与其参考值的偏差经PI调节获得。本专利技术的有益效果：本专利技术从电流控制角度出发，设计相应电流控制策略和储能逆变模式切换策略，保证双向储能逆变器的动态相应特性以及稳定性，为实现双向储能，逆变及两种模式的切换提供了条件。良好的动态响应性能可以保证在负载突变或者模式切换时双向储能逆变器交流侧电流能够快速随电压变化；良好的稳定性可以把这在稳定运行时，双向储能逆变器交流侧电流的波形质量，为储能、逆变两种模式间的切换提供了实验基础。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1是本专利技术的三相半桥拓扑图；图2是本专利技术的逆变器模型电路图；图3是本专利技术的直接电流控制技术的原理图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的新型双向储能逆变器的拓扑结构示意图，从图中可看出，三相半桥电路的交流侧采用三相对称、无中线的连接方式，主电路共有三个由功率开关管串联组成的桥臂，每相开关管的控制信号互补；因为三相半桥电路电网侧的连接方式，它比较使用在电网平衡的系统。双向储能逆变器可以实现能量的双向流动，它既可以把直流电源提供的直流电逆变为交流电，供给交流负载使用或者直接馈入电网，又可以把电网的交流电整流为直流电，供给直流负载或给蓄电池充电，作为一个交流侧、直流侧均可控的变流装置，双向储能逆变器在微型智能电网中能够广泛实用。本实施例的双向储能逆变器，其采用间接电流进行控制，在开关管桥路的电网侧产生可控PWM电压控制信号，该控制信号作用于三相半桥的开关管，通过开关管的有序开通关断使三相半桥交流侧的输入电流为正弦波。即通过控制交流侧电压来实现控制交流侧电流的目的。本实施例的双向储能逆变器，还可采用直接电流进行控制，直接电流控制技术是在间接电流控制技术的基础上提出来的，这种电流控制方法需要采样交流侧电流并在双向储能逆变器的交流侧搭建变流闭环，通过适当调整控制参数，可以有效解决间接电流控制技术存在的动态相应效率低，对系统参数敏感且依赖性大的问题。与间接电路控制技术相同，直接电流控制技术也通过在电网侧产生可控PWM电压控制信号，该控制信号作用于三相半桥的开关管，通过开关管的有序开通关断使相电流为正弦波。与间接电流控制技术不同，直接电流控制方法中，电网侧的可控PWM电压控制信号的产生与相电流的瞬时值及其变化有着直接关系。随着双向储能逆变电路技术的不断发展，变电流的储能逆变模式切换方式逐步出现在双向储能逆变器的切换控制中，并在近几年得到了广泛发展。作为一种智能化的切换方式，变电流的切换方法在双向储能逆变器的切换过程中不需要停机再启动，不在把双向储能逆变器当做一套硬件平台上的两套系统，而是一套有两种可自动切换的工作模式的系统。本实施例的双向储能逆变器，当双向储能逆变器外环用于稳定直流母线电压时，外环控制量为直流母线电压，双向储能逆变器直流侧串接储能装置，选择穿入或并入直流电源以增大或降低母线电压，以实现对err值进行调整，外环用于稳定功率时，外环控制量为双向储能逆变器的交流功率值，由于功率参考值的可调范围很广，因此选用调整外环参考值实现对err值的调整。综合上述分析，本申请采用变电流电动势的变电流切换方法和变功率的变电流切换方法。变电流的切换方法在切换过程中需要处理能量流动方向反转的问题，因此这种储能逆变模式切换方法对系统稳定性的要求相比重启动的切换方法要高，对系统储能元件的要求也相对较高。当这种方法可以自动实现储能和逆变状态的切换，降低了人力资源的投入，因为不需要停机再启动，所以切换速度比重启动切换方法要快的多。本实施例中的逆变器，当采用变功率的切换方法时，双向储能逆变器的外环输入选择交流侧功率值，双向储能逆变器交流侧的功率值为三相电网与双向储能逆变器交流侧电流的乘积，即：由上式可知，双向储能逆变器交流侧电流矢量在dq轴上的分量的取值符号与双向储能逆变器交流侧功率值的符号保持一致。因为当外环输入选择交流侧功率值时，双向储能逆变器的外环实际等效于一个稳定功率环节，因为通过调节双向储能逆变器交流侧功率的参考输入值就可以调节双向储能逆变器的工作模式。当双向储能逆变器交流侧功率的参考输入值小于0时，交流侧电流矢量在dq轴上的分量值小于等于0，逆变器处于逆变状态，反之，当逆变器交流侧功率的参考输入值大于0时，交流侧电流矢量在dq轴上的分量值大于等于0，逆变器处于逆变状态。本实施例的逆变器，电流内环输入的参考值由双向储能逆变器交流侧的功率与其参考值的偏差经PI调节获得。因此在系统调试完成，稳定运行之后，通过更改交流侧参考公里的输入值就可以更改电流内环参考值，进而实现储能、逆变模式的切换的目的。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型双向储能逆变器，其特征在于：其采用三相半桥电路的拓扑结构；所述三相半桥电路的交流侧采用三相对称、无中线的连接方式，主电路共有三个由功率开关管串联组成的桥臂，每相开关管的控制信号互补。

【技术特征摘要】
1.一种新型双向储能逆变器，其特征在于：其采用三相半桥电路的拓扑结构；所述三相半桥电路的交流侧采用三相对称、无中线的连接方式，主电路共有三个由功率开关管串联组成的桥臂，每相开关管的控制信号互补。2.根据权利要求1所述新型双向储能逆变器，其特征在于：其采用间接电流进行控制，在开关管桥路的电网侧产生可控PWM电压控制信号，该控制信号作用于三相半桥的开关管，通过开关管的有序开通关断使三相半桥交流侧的输入电流为正弦波。3.根据权利要求1所述新型双向储能逆变器，其特征在于：其采用直接电流进行控制，采样交流侧电流并在双向储能逆变器的交流侧搭建变流闭环，...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓亮，
申请(专利权)人：科赫姆电气常州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32