用于控制复合供电系统的变流器的能量流动方法和变流器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，具体地说，涉及一种用于控制复合供电系统的变流器的能量流动方法和变流器。
【背景技术】
[0002]目前，变流器的供电形式较为单一，基本上都由电网供电。变流器工作时能量的流动方向也较为单一，不能做到能量的有效利用，造成能源的极大浪费。对于一些特殊场合使用的变流器，对供电电网的依赖性很大，要求变流器长时间处于工作状态，不能停机。如果电网发生故障，要求变流器进行停机检修，损失不可估量。同时，目前我国电网的供电形式主要还是由资源有限、对环境有污染的化石能源提供，不利于环保。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供了一种用于控制复合供电系统的变流器的能量流动方法和变流器，用以解决目前的变流器能量流动方向单一和供电形式单一的问题。
[0004]根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制复合供电系统中的变流器的能量流动方法，其中包括:
[0005]检测负载电机的工况；
[0006]在所述负载电机全部处于牵引工况时，控制变流器将复合供电系统中的一个或多个供电系统的功率提供给电机，
[0007]在所述负载电机全部处于制动工况时，控制变流器将电机制动时产生的功率提供给复合供电系统中的一个或多个供电系统，
[0008]在所述负载电机中的一部分电机处于牵引工况，另一部分电机处于制动工况时，控制变流器除了将复合供电系统中的一个或多个供电系统的功率提供给电机之外，还将处于制动工况的电机产生的功率提供给处于牵引工况的电机。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述复合供电系统包括电网供电系统和备用供电系统。
[0010]根据本发明的一个实施例，在单独由所述电网供电系统向所述负载电机提供功率时，先对变流器的直流侧的储能元件进行预充电以避免所述电网供电系统上电时强大的冲击电流烧坏变流器的功率器件和直流电容。
[0011]根据本发明的一个实施例，如果所述电网供电系统提供的功率小于负载电机所需的功率，则切入备用供电系统以向所述负载电机同时供电。
[0012]根据本发明的一个实施例，在单独由备用供电系统向电机提供功率时，如果备用供电系统提供的功率小于所述负载电机所需的功率，则切入电网供电系统以向所述负载电机同时供电，如果备用供电系统提供的功率大于所述负载电机所需的功率，则控制变流器使备用供电系统中提供的多余的功率馈送至电网。
[0013]根据本发明的一个实施例，如果备用供电系统提供的功率小于一阈值，从而指示出所述备用供电系统处于亏电的情况的话，则控制变流器将备用供电系统退出，并切入电网供电系统单独给负载电机供电。
[0014]根据本发明的一个实施例，当变流器中的功率单元中没有能量流动的情况下，切入斩波单元以对所述储能元件进行放电。
[0015]根据本发明的另一个方面，还提供了一种复合供电系统中的变流器，其包括:
[0016]第一功率单元，其与供电电网连接；
[0017]第二功率单元，其一端与所述第一功率单元连接，另一端与负载电机连接，
[0018]能量流动控制单元，其包括:
[0019]检测模块，其用于检测负载电机的工况；
[0020]控制模块，其用于在所述负载电机全部处于牵引工况时，控制变流器将复合供电系统中的一个或多个供电系统的功率提供给负载电机，在所述负载电机全部处于制动工况时，控制变流器将电机制动时产生的功率提供给复合供电系统中的一个或多个供电系统，在所述负载电机中的一部分电机处于牵引工况，另一部分电机处于制动工况时，控制变流器除了将复合供电系统中的一个或多个供电系统的功率提供给电机之外，还将处于制动工况的电机产生的功率提供给处于牵引工况的电机。
[0021]根据本发明的一个实施例，所述变流器还包括充电单元，在控制模块将电网供电系统切入变流器时，先通过所述充电单元对变流器的直流侧的储能元件进行预充电，再将电网供电系统切入变流器。
[0022]根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括直流滤波单元，所述直流滤波单元在电网供电系统和/或备用供电系统输出直流电时，避免变流器与供电系统之间的电磁信号干扰。
[0023]根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括交流滤波单元，所述交流滤波单元在电网供电系统和/或备用供电系统输出交流电时，避免变流器与供电系统之间的电磁信号干扰。
[0024]根据本发明的一个实施例，所述变流器还包括斩波单元，当变流器中的功率单元中没有能量流动的情况下，切入所述斩波单元以对所述储能元件进行放电。
[0025]根据本发明的一个实施例，所述变流器还包括连接在直流母线侧的绝缘检测单元，所述绝缘检测单元用以检测变流器的中间直流环节和备用供电系统对地的绝缘电阻。
[0026]本发明带来了以下有益效果:
[0027]本发明采用一个或多个供电系统来向变流器供电，可以解决当前变流器只采用电网的单一供电方式。同时，负载电机制动产生的制动能量可以通过变流器回馈供电系统，进而提高能量的利用率。当负载电机为多个时，处于制动工况的负载电机可直接将制动能量既可以回馈供电系统，也可以用于牵引工况的负载。
[0028]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍:
[0030]图1是根据本发明的第一个实施例的一种变流器系统的结构示意图；
[0031]图2是根据本发明的第二个实施例的一种变流器系统的结构示意图；
[0032]图3是根据本发明的第三个实施例的一种变流器系统的结构示意图；
[0033]图4是根据本发明的第四个实施例的一种变流器系统的结构示意图；
[0034]图5是根据本发明的第五个实施例的一种变流器系统的结构示意图；
[0035]图6是根据本发明的第六个实施例的一种变流器系统的结构示意图；
[0036]图7是根据本发明的第七个实施例的一种变流器系统的结构示意图；
[0037]图8是根据本发明的第八个实施例的一种变流器系统的结构示意图；
[0038]图9是根据本发明的第一个实施例的一种变流器系统的能量流动图；
[0039]图10是根据本发明的第五个实施例的一种变流器系统的能量流动图；以及
[0040]图11是根据本发明的第四个实施例和第八个实施例的一种变流器系统的能量流动图；
【具体实施方式】
[0041]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0042]目前，新能源指的是除传统化石能源之外的各种能源形式，如太阳能、地热能、风能、海洋能、潮汐能、生物质能和核聚变等取之不尽、周而复始的可再生能源。新能源是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施。新能源作为备用电源，可提供的电能主要分为两种形式:直流和交流。
[0043]将新能源电源引入变流器，新能源供电系统和电网供电系统组成复合供电系统，两者提供的能量流动方向由负载电机的具体工作情况决定。
[0044]在本发明的一个实施例中，以新能源电源作为备用供电系统和交流电网供电系统作为复合供电系统为例来进行说明。电网供电系统可提供交流电或直流电，在本发明中，以交流电网供电系统为例来进行说明。如图1所示为根据本发明的一个实施例的一种变流器的结构图，如图5所示为根据本发明的另一个实施例的一种变流器的结构图。其中，图1为引入直流备用供电系统的一种变流器结构图，图5为引入交流备用供电系统的一种变流器结构图。两种形式的备用供电系统引入变流器系统的方式不同，但采用的变流器基本结构相同。首先，对图1和图5所示的变流器结构进行介绍。
[0045]如图1和图5所示，该变流器包括第一功率单元4、第二功率单元5和能量流动控制单元。其中，第一功率单元与交流电网连接，第二功率单元一端与第一功率单元4连接，另一端