无缝切换电路

1.本实用新型涉及微电网领域，特别涉及一种孤岛运行与并网运行的无缝切换电路。


背景技术：

2.随着国家光伏战略的推进，光伏产业有了很大的发展，光伏不仅可以提供局部区的电力需求，也可在电网负荷较大时，提供并网供电，减轻电网负荷压力。而其中的电网质量在切换时往往会有很大的延迟，对电网稳定造成较大的影响，也会影响光伏输出的稳定。


技术实现要素：

3.实用新型目的：本实用新型的目的是提出一种无缝切换电路，采用电力电子器件替代传统的继电器切换，切换时延短。
4.技术方案：本实用新型所述的无缝切换电路，包括有源逆变电路、孤岛并网切换电路、并网控制器和孤岛控制器，所述有源逆变电路的输入端与直流电源电性连接，所述有源逆变电路的输出端通过所述孤岛并网切换电路分别与负载和电网电性连接，所述有源逆变电路的输出端还分别与所述并网控制器和孤岛控制器电性连接，所述有源逆变电路受所述并网控制器或所述孤岛控制器控制，所述孤岛并网切换电路包括两组首尾相接并联的晶闸管，两组所述晶闸管分别串联在负载电路或电网中，所述晶闸管的控制端皆通过一个驱动管连接外部控制信号。
5.进一步的，所述有源逆变电路的输出端与所述并网控制器之间设有锁相环。
6.进一步的，所述锁相环包括顺次连接的鉴相器、环路滤波器及压控振荡器，所述压控振荡器还通过分频器与所述鉴相器电性连接，所述鉴相器与所述有源逆变电路电性连接，所述压控振荡器与所述并网控制器电性连接。
7.进一步的，所述有源逆变电路包括由四个mos管组成的逆变桥和滤波电感，所述逆变桥的输出经过所述滤波电感连接所述孤岛并网切换电路。
8.进一步的，所述并网控制器和所述孤岛控制器均通过pwm控制输出电路控制所述有源逆变电路。
9.进一步的，所述pwm控制输出电路包括分为两组的四个驱动管，每一组的两个驱动管分别对应控制所述逆变桥的两条对角线上的mos管，两组所述驱动管的输入端分别连接所述并网控制器或所述孤岛控制器输出的控制信号的正端及负端。
10.有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：利用晶闸管的单向导通性，用两个反向相连的晶闸管替代传统的继电器控制电源与负载或者电网的通断，晶闸管响应速度快，相比于继电器切换，切换过程中不存在电火花，寿命长，可以实现微电网独立运行和并网运行之间的无缝切换。
附图说明
11.图1为本实用新型实施例的无缝切换电路的原理图；
12.图2为本实用新型实施例的pwm控制输出电路的原理图；
13.图3为锁相环的原理框图。
具体实施方式
14.下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
15.参照图1，根据本发明实施例的无缝切换电路，用于微电网的孤岛运行和并网运行的切换，包括有源逆变器、孤岛并网切换电路、并网控制器和孤岛控制器。有源逆变电路的输入端与直流电源电性连接，直流电源可以为光伏电源。有源逆变电路的输出端通过孤岛并网切换电路与孤岛运行的负载和电网电性连接，并受到孤岛控制器或并网控制器的控制。并网控制器用于在并网运行时检测电网相位，控制输出电流与电网电压的相位相同；孤岛控制器用于在孤岛运行时根据预设电压v
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和负载变化调节输出。孤岛并网切换电路包括两组首尾相接并联的晶闸管，晶闸管的驱动端通过一个驱动管连接外部的切换控制信号，孤岛控制器和并网控制器也接入外部的切换控制信号，在切换控制信号的选择下工作。
16.上述无缝切换电路，通过采用首尾反向并联的两个晶闸管构成的晶闸管组替代传统孤岛并网切换时使用的继电器，利用晶闸管的单向导通性，通过控制晶闸管的控制极来控制其通断。由于晶闸管响应速度快，解决了传统采用继电器控制切换时延过长的问题，可以实现无缝切换。并且不存在继电器动作时会产生电火花的问题，使用寿命更长。
17.参照图1，在本实施例中，并网控制器与有源逆变电路的输入端之间设有锁相环，实现对相位差的检测。参照图3，一般锁相环包括鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器、鉴相器、环路滤波器和压控振荡器顺次连接，鉴相器的输入端连接有源逆变电路的输出端，压控振荡器的输出端连接并网控制器，压控振荡器还通过分频器连接鉴相器形成负反馈。
18.有源逆变电路包括由四个mos管组成的逆变桥和滤波电感，在孤岛运行时，孤岛运行电路的旁路电容可以与滤波电感组成lc滤波电路，对输出进行滤波。为了防止电流倒灌，并网控制器和孤岛控制器通过pwm控制输出电路控制逆变桥。参照图2，pwm控制输出电路包括两组驱动管，每组驱动管各包括两个驱动管。第一组驱动管d8和d9的正极连接输入pwm的控制信号的正端，第二组驱动管d
10
和d
11
的正极连接控制信号的负端。第一组驱动管控制逆变桥的一个斜对角线上的mos管t2和t3动作，第二组驱动管控制逆变桥的另一组对角线上的 mos管t1和t4动作。


技术特征：
1.一种无缝切换电路，包括有源逆变电路、孤岛并网切换电路、并网控制器和孤岛控制器，所述有源逆变电路的输入端与直流电源电性连接，所述有源逆变电路的输出端通过所述孤岛并网切换电路分别与负载和电网电性连接，所述有源逆变电路的输出端还分别与所述并网控制器和孤岛控制器电性连接，所述有源逆变电路受所述并网控制器或所述孤岛控制器控制，其特征在于，所述孤岛并网切换电路包括两组首尾相接并联的晶闸管，两组所述晶闸管分别串联在负载电路或电网中，所述晶闸管的控制端皆通过一个驱动管连接外部控制信号。2.根据权利要求1所述的无缝切换电路，其特征在于，所述有源逆变电路的输出端与所述并网控制器之间设有锁相环。3.根据权利要求2所述的无缝切换电路，其特征在于，所述锁相环包括顺次连接的鉴相器、环路滤波器及压控振荡器，所述压控振荡器还通过分频器与所述鉴相器电性连接，所述鉴相器与所述有源逆变电路电性连接，所述压控振荡器与所述并网控制器电性连接。4.根据权利要求1所述的无缝切换电路，其特征在于，所述有源逆变电路包括由四个mos管组成的逆变桥和滤波电感，所述逆变桥的输出经过所述滤波电感连接所述孤岛并网切换电路。5.根据权利要求4所述的无缝切换电路，其特征在于，所述并网控制器和所述孤岛控制器均通过pwm控制输出电路控制所述有源逆变电路。6.根据权利要求5所述的无缝切换电路，其特征在于，所述pwm控制输出电路包括分为两组的四个驱动管，每一组的两个驱动管分别对应控制所述逆变桥的两条对角线上的mos管，两组所述驱动管的输入端分别连接所述并网控制器或所述孤岛控制器输出的控制信号的正端及负端。

技术总结
本实用新型公开了一种无缝切换电路，包括有源逆变电路、孤岛并网切换电路、并网控制器和孤岛控制器。有源逆变电路的输入端与直流电源电性连接，有源逆变电路的输出端通过孤岛并网切换电路分别与负载或者电网电性连接，有源逆变电路的输出端还分别与并网控制器和孤岛控制器电性连接，并受并网控制器或孤岛控制器控制。孤岛并网切换电路包括两组首尾相接并联的晶闸管，两组晶闸管分别串联在负载电路或电网中，晶闸管的控制端皆通过一个驱动管连接外部控制信号。上述无缝切换电路，并网孤岛切换时延短，相比于继电器切换，切换过程中不存在电火花，寿命长，可以实现微电网独立运行和并网运行之间的无缝切换。网运行之间的无缝切换。网运行之间的无缝切换。


技术研发人员：曹佳鑫 丁卫红 耿涛
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：2021.12.24
技术公布日：2022/6/10