基于UPS负载的光储一体逆变器并离网切换电路及方法与流程

基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路及方法
技术领域
[0001]
本发明涉及光伏储能发电供电领域，尤其涉及一种基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路。


背景技术：

[0002]
申请号为2019105101726的专利申请通过9个继电器构建出储能逆变器的并网与离网切换电路，能够实现储能逆变器、电网和负载之间的并网、离网和旁路模式之间的任意切换。
[0003]
申请号为2019110984936的专利申请通过8个继电器构建出光伏逆变器的并网与离网切换电路，能够实现光伏逆变器、电网和负载之间的并网、离网和旁路模式之间的任意切换。
[0004]
申请号为2019105101726的专利申请中，切换电路在并、离网模式之间切换时，需要将其中6个继电器和另外3个继电器做相反的断开或闭合操作，在此过程中，部分继电器断开、另一部分续电器闭合两种操作同时发生，由于继电器的闭合时间大于断开时间，并、离网切换时间中，负载实际上是处于断电状态的。通常继电器闭合时间大约需要10ms以上，并且随着使用时间的推移继电器触点的闭合时间还会延长，因此，在并、离网切换过程中，该电路负载的断电时间会大于10ms，同样的，该切换电路在离网、旁路模式之间切换时，需要将其中3个继电器和另外4个继电器做相反的断开或闭合操作，部分继电器断开、另一部分续电器闭合两种操作也会同时发生，因此，该电路在离网、旁路切换过程中，负载的断电时间也会大于10ms。
[0005]
申请号为2019110984936的专利申请中，切换电路在并、离网模式之间切换时，只需将8个闭合继电器中的4个断开即可，因此，该电路在并、离网切换过程中，负载的断电时间只受继电器断开时间影响、可以控制在10ms以内，但是，该切换电路在离网、旁路模式之间切换时，需要将其中4个继电器和另外4个继电器做相反的断开或闭合操作，部分继电器断开、另一部分续电器闭合两种操作也会同时发生，因此，该电路在离网、旁路切换过程中，负载的断电时间也会大于10ms。
[0006]
不间断电源ups主要用于给部分对电源稳定性要求较高的负载设备，提供不间断的电源，该类负载要求断电时间不能超过10ms，因此上述两种切换电路均无法完全满足在并网、离网和旁路三种模式之间任意切换时，ups负载断电时间均小于10ms的要求。
[0007]
此外，申请号为2019105101726的切换电路在离网模式下有3个继电器闭合、在旁路模式下有4个继电器闭合；无论在离网还是旁路模式下，申请号为2019110984936的切换电路都有4个继电器闭合，两种切换电路在离网、旁路模式下均有数量较多的继电器处于闭合状态，会导致整个电路的继电器驱动损耗较高。


技术实现要素：

[0008]
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于ups负载的光储一体逆变器并离网
切换电路。在并网、离网和旁路三种模式之间任意切换时，均能满足ups负载断电时间的控制要求，同时在离网和旁路模式下，处于闭合状态的继电器数量较少，整个切换电路的继电器驱动损耗相对较低。
[0009]
本发明是通过以下技术方案实现的：
[0010]
基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路，其特征在于：
[0011]
第一继电器和第三继电器串接于光储一体逆变器和电网的火线l之间，第二继电器和第四继电器串接于光储一体逆变器和电网的零线n之间；
[0012]
第五继电器一端接于第三继电器和电网的火线l之间，另一端连接ups负载的火线l1；第六继电器一端接于第四继电器和电网的零线n之间，另一端连接ups负载的零线n1；
[0013]
第一双向晶闸管并联在电网的火线l和ups负载的火线l1之间，第二双向晶闸管并联在电网的零线n和ups负载的零线n1之间；
[0014]
光储一体逆变器通过第一开关接于ups负载的火线l1，通过第二开关接于ups负载的零线n1。
[0015]
进一步的，由于本切换电路中，第一开关和第二开关在并、离网时均保持闭合状态，只有在旁路时才会断开，在实际应用中，旁路情况也确实很少，只有在逆变模块出现问题、不能使用时才进入旁路，因此本切换电路中，第一开关和第二开关不会频繁的在闭合、断开操作之间切换，不必像其它切换电路一样必须配置自动控制继电器，也可以是自动控制开关、手动控制开关(如按键式、手闸式、拉绳式等)、自动控制继电器等其它电气开关件。
[0016]
进一步的，所述切换电路具有并网、离网和旁路三种模式，其中：
[0017]
并网模式下，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第一开关、第二开关保持闭合状态；
[0018]
离网模式下，第一开关、第二开关保持闭合状态，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器保持断开状态；
[0019]
旁路模式下，第五继电器、第六继电器保持闭合状态，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一开关、第二开关保持断开状态。
[0020]
应用上述基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路的并网、离网切换方法：
[0021]
并网切换为离网时，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器断开，第一开关、第二开关始终保持闭合，光储一体逆变器离网工作；
[0022]
离网切换为并网时，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器闭合，第一开关、第二开关始终保持闭合，光储一体逆变器并网工作。
[0023]
应用上述基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路的并网、旁路切换方法：
[0024]
并网切换为旁路时，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一开关、第二开关断开，第五继电器、第六继电器始终保持闭合，由电网对ups负载供电；
[0025]
旁路切换为并网时，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器第一开关、第二开关闭合，第五继电器、第六继电器始终保持闭合，光储一体逆变器并网工作。
[0026]
应用上述基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路的离网、旁路切换方法：
[0027]
离网切换为旁路时，第一双向晶闸管、第二双向晶闸管先导通，待第五继电器、第六继电器闭合后，第一双向晶闸管、第二双向晶闸管再关断，由电网对ups负载供电；
[0028]
旁路切换为离网时，第一双向晶闸管、第二双向晶闸管先导通，待第一开关、第二
开关闭合后，第一双向晶闸管、第二双向晶闸管再关断，光储一体逆变器离网工作。
[0029]
本切换电路及切换方法，在并、离网切换过程中，由于第一开关和第二开关处于常闭状态从未断开，只有第一断电器～第六继电器有断开或闭合的操作，因此能保证在此过程中为ups负载持续送电，ups负载不会出现断电的情况，在并网、旁路切换过程中，由于第五继电器、第六继电器处于常闭状态从未断开，只有第一断电器～第四继电器、第一开关和第二开关有断开或闭合的操作，因此能保证在此过程中为ups负载持续送电，ups负载不会出现断电的情况，在离网、旁路切换过程中，通过第一双向晶闸管、第二双向晶闸管先搭建电网和ups负载之间的临时供电通路，再进行第五继电器、第六继电器、第一开关和第二开关的断开闭合操作，并且等到闭合动作完成、ups负载供电电路连通后再断开临时供电通路，因此也能保证在此过程中为ups负载持续送电，ups负载不会出现断电的情况，在三种模式任意切换中均能保证对ups负载持续供电不断电的前提下，本切换电路在切换过程中无论从有操作的继电器数量还是续电器的操作类型上来说，都相对于现有的切换电路具有优势。
[0030]
进一步的，所述第六继电器另一端通过第七继电器连接于ups负载的零线n1；所述切换电路具有并网、离网和旁路三种模式，其中：并网模式下，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器、第一开关、第二开关保持闭合状态；离网模式下，第一开关、第二开关保持闭合状态，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器保持断开状态；旁路模式下，第五继电器、第六继电器、第七继电器保持闭合状态，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一开关、第二开关保持断开状态。在第六继电器后串接第七继电器是出于冗余设计的目的，避免光储一体逆变器离网时第五继电器和第六继电器同时粘黏、无法及时离网的情形(尽管此类情形出现很少)。
[0031]
应用上述基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路的并网、离网切换方法：
[0032]
并网切换为离网时，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器断开，第一开关、第二开关始终保持闭合，光储一体逆变器离网工作；
[0033]
离网切换为并网时，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器闭合，第一开关、第二开关始终保持闭合，光储一体逆变器并网工作。
[0034]
应用上述基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路的并网、旁路切换方法：
[0035]
并网切换为旁路时，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一开关、第二开关断开，第五继电器、第六继电器、第七继电器始终保持闭合，由电网对ups负载供电；
[0036]
旁路切换为并网时，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一开关、第二开关闭合，第五继电器、第六继电器、第七继电器始终保持闭合，光储一体逆变器并网工作。
[0037]
应用上述基于ups负载的光储一体逆变器并离网切换电路的离网、旁路切换方法：
[0038]
离网切换为旁路时，第一双向晶闸管、第二双向晶闸管先导通，待第五继电器、第六继电器、第七继电器闭合后，第一双向晶闸管、第二双向晶闸管再关断，由电网对ups负载
供电；
[0039]
旁路切换为离网时，第一双向晶闸管、第二双向晶闸管先导通，待第一开关、第二开关闭合后，第一双向晶闸管、第二双向晶闸管再关断，光储一体逆变器离网工作。
[0040]
本发明的有益效果在于：
[0041]
1、在并网、离网和旁路三种模式之间任意切换过程中，本切换电路及方法均能保证为ups负载持续送电，ups负载不会出现断电的情况；
[0042]
2、在保证各模式切换过程中ups负载不断电的前提下，本切换电路及方法在离网模式下最多只有2个继电器处于闭合状态，少于现有切换电路3～4个继电器闭合数量，甚至，当第一开关和第二开关使用普通的控制开关时，处于闭合状态的继电器数量为0，整个切换电路的继电器驱动损耗明显较低；
[0043]
3、在保证各模式切换过程中ups负载不断电的前提下，本切换电路及方法在旁路模式下最少只有2个继电器处于闭合状态，少于现有切换电路4个继电器闭合数量，处于闭合状态的继电器数量较少，整个切换电路的继电器驱动损耗明显较低；
[0044]
4、在保证各模式切换过程中ups负载不断电的前提下，本切换电路及方法在并网模式下最少只有6个继电器处于闭合状态，与现有切换电路中最少6个继电器闭合数量相持平，没有额外增加整个切换电路的继电器驱动损耗；
[0045]
5、本切换电路及方法中，第一开关和第二开关可以使用普通控制开关甚至手动开关替代远程控制续电器，减少整个电路的配置运营成本，降低继电器驱动损耗。
附图说明
[0046]
图1为本切换电路第一种实施例电路连接示意图
[0047]
图2为本切换电路第二种实施例电路连接示意图
[0048]
图1～2中：1为第一继电器，2为第二继电器，3为第三继电器，4为第四继电器，5为第五继电器，6为第六继电器，7为第一开关，8为第二开关，9为第一双向晶闸管，10为第二双向晶闸管，11为光储一体逆变器，12为电网，13为ups负载，14为第七继电器。
具体实施方式
[0049]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0050]
在图1、图2的所示的实施例中，光伏发电储能模块中的光伏板pv1、pv2分别通过升压式变换器boost连接光储一体逆变器11，电池battery通过双向变换器buck/boost连接光储一体逆变器11。
[0051]
实施例1
[0052]
在图1所示的光储一体逆变器并离网切换电路中，第一继电器1和第三继电器3串接于光储一体逆变器11和电网12的火线l之间，第二继电器2和第四继电器4串接于光储一体逆变器11和电网12的零线n之间；第五继电器5一端接于第三继电器3和电网12的火线l之间，另一端连接ups负载13的火线l1；第六继电器6一端接于第四继电器4和电网12的零线n之间，另一端连接ups负载13的零线n1；第一双向晶闸管9并联在电网12的火线l和ups负载13的火线l1之间，第二双向晶闸管10并联在电网12的零线n和ups负载13的零线n1之间；光储一体逆变器11通过第一开关7接于ups负载13的火线l1，通过第二开关8接于ups负载13的
零线n1，第一开关7和/或第二开关8可以是自动控制开关、手动控制开关、自动控制继电器或手动控制继电器中的任意一种。
[0053]
该切换电路具有并网、离网和旁路三种模式，其中：
[0054]
并网模式下，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6、第一开关7、第二开关8保持闭合状态，光储一体逆变器11并网工作；
[0055]
离网模式下，第一开关7、第二开关8保持闭合状态，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6保持断开状态，光储一体逆变器11离网工作；
[0056]
旁路模式下，第五继电器5、第六继电器6保持闭合状态，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第一开关7、第二开关8保持断开状态，由电网12对ups负载13供电。
[0057]
该切换电路的并网、离网切换方法：
[0058]
并网切换为离网时，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6断开，第一开关7、第二开关8始终保持闭合；
[0059]
离网切换为并网时，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6闭合，第一开关7、第二开关8始终保持闭合。
[0060]
该切换电路的并网、旁路切换方法：
[0061]
并网切换为旁路时，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第一开关7、第二开关8断开，第五继电器5、第六继电器6始终保持闭合；
[0062]
旁路切换为并网时，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4第一开关7、第二开关8闭合，第五继电器5、第六继电器6始终保持闭合。
[0063]
该切换电路的离网、旁路切换方法：
[0064]
离网切换为旁路时，第一双向晶闸管9、第二双向晶闸管10先导通，待第一开关7和第二开关8断开、第五继电器5和第六继电器6闭合后，第一双向晶闸管9、第二双向晶闸管10再关断；
[0065]
旁路切换为离网时，第一双向晶闸管9、第二双向晶闸管10先导通，待第五继电器5和第六继电器6断开、第一开关7和第二开关8闭合后，第一双向晶闸管9、第二双向晶闸管10再关断。
[0066]
实施例2
[0067]
在图2所示的光储一体逆变器并离网切换电路中，第一继电器1和第三继电器3串接于光储一体逆变器11和电网12的火线l之间，第二继电器2和第四继电器4串接于光储一体逆变器11和电网12的零线n之间；第五继电器5一端接于第三继电器3和电网12的火线l之间，另一端连接ups负载13的火线l1；第六继电器6一端接于第四继电器4和电网12的零线n之间，另一端串接第七继电器14后接于ups负载13的零线n1；第一双向晶闸管9并联在电网12的火线l和ups负载13的火线l1之间，第二双向晶闸管10并联在电网12的零线n和ups负载13的零线n1之间；光储一体逆变器11通过第一开关7接于ups负载13的火线l1，通过第二开关8接于ups负载13的零线n1，第一开关7和/或第二开关8可以是自动控制开关、手动控制开关、自动控制继电器或手动控制继电器中的任意一种。
[0068]
该切换电路具有并网、离网和旁路三种模式，其中：
[0069]
并网模式下，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6、第七继电器14、第一开关7、第二开关8保持闭合状态，光储一体逆变器11并网工作；
[0070]
离网模式下，第一开关7、第二开关8保持闭合状态，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6、第七继电器14保持断开状态，光储一体逆变器11离网工作；
[0071]
旁路模式下，第五继电器5、第六继电器6、第七继电器14保持闭合状态，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第一开关7、第二开关8保持断开状态，由电网12对ups负载13供电。
[0072]
该切换电路的并网、离网切换方法：
[0073]
并网切换为离网时，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6、第七继电器14断开，第一开关7、第二开关8始终保持闭合；
[0074]
离网切换为并网时，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第五继电器5、第六继电器6、第七继电器14闭合，第一开关7、第二开关8始终保持闭合。
[0075]
该切换电路的并网、旁路切换方法：
[0076]
并网切换为旁路时，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第一开关7、第二开关8断开，第五继电器5、第六继电器6、第七继电器14始终保持闭合；
[0077]
旁路切换为并网时，第一继电器1、第二继电器2、第三继电器3、第四继电器4、第一开关7、第二开关8闭合，第五继电器5、第六继电器6、第七继电器14始终保持闭合。
[0078]
该切换电路的离网、旁路切换方法：
[0079]
离网切换为旁路时，第一双向晶闸管9、第二双向晶闸管10先导通，待第一开关7和第二开关8断开、第五继电器5、第六继电器6和第七继电器14闭合后，第一双向晶闸管9、第二双向晶闸管10再关断；
[0080]
旁路切换为离网时，第一双向晶闸管9、第二双向晶闸管10先导通，待第五继电器5、第六继电器6和第七继电器14断开、第一开关7和第二开关8闭合后，第一双向晶闸管9、第二双向晶闸管10再关断。