储能变流器电源装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子的技术领域，尤其是涉及一种储能变流器电源装置。


背景技术：

2.图1中示出了传统的储能变流器电源装置的结构，从图1中可以看出，传统的储能变流器电源装置是以三个桥臂为逆变输出调制方式，n相与母线组件的中点连接。在上述拓扑结构中，控制组件(图1中未示出)获取液晶显示组件(图1中也未示出，用于人机交互，获取用户输入的目标电压，目标电流和目标功率)的指令信息，基于上述指令信息计算得到igbt控制波形，进而通过igbt控制波形控制igbt变流组件，再通过交流侧滤波组件/直流侧滤波组件滤波得到上述目标电压进行输出。
3.在上述过程中，控制组件会产生三次谐波，如果将三次谐波叠加至计算得到的igbt控制波形中，那么，交流侧得到的电流将不满足国家电网要求(电网要求得到的交流电流中不能有谐波)，所以，控制组件输出的igbt控制波形中无法叠加三次谐波，那么，母线组件的电压水平设置必须要高(才能满足交流侧所需的正弦交流电输出，一般为固定值800v)，另外，若直流侧低压输出时，直流侧的电压增益较大(由于母线组件的电压水平较高，若直流侧输出的电压较低，则直流侧的电压增益较大)，导致直流侧滤波组件损耗大、温升高，所以直流侧无法输出很低的低压，直流侧输出只能在较窄电压范围内进行(如，400v—805v的电压范围)。
4.综上，现有的储能变流器电源装置存在无法叠加三次谐波、母线组件的电压水平高、直流侧电压范围窄的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种储能变流器电源装置，以缓解现有的储能变流器电源装置无法叠加三次谐波、母线组件的电压水平高、直流侧电压范围窄的技术问题。
6.第一方面，本实用新型提供了一种储能变流器电源装置，包括：交流侧软启动及保护组件、交流侧滤波组件、交流侧igbt变流组件、母线组件、直流侧igbt变流组件、直流侧滤波组件、直流侧软启动及保护组件、液晶显示组件和控制组件；
7.所述交流侧软启动及保护组件的一端与电网连接，另一端与所述交流侧滤波组件的一端连接；
8.所述交流侧滤波组件的另一端与所述交流侧igbt变流组件的一端连接；
9.所述交流侧igbt变流组件的另一端与所述母线组件的一端连接；
10.所述母线组件的另一端与所述直流侧igbt变流组件的一端连接；
11.所述直流侧igbt变流组件的另一端与所述直流侧滤波组件的一端连接；
12.所述直流侧滤波组件的另一端与所述直流侧软启动及保护组件连接；
13.所述直流侧软启动及保护组件的另一端与直流系统连接；
14.所述液晶显示组件与所述控制组件连接，所述控制组件分别与所述交流侧igbt变流组件、所述直流侧igbt变流组件、所述电网和所述直流系统连接；
15.其中，所述交流侧igbt变流组件为四桥臂结构，所述电网的四线分别与所述交流侧igbt变流组件的一个桥臂的中点连接。
16.进一步的，所述母线组件的稳态电压值可根据交流侧的实际电压和直流侧的实际电压进行动态调整；
17.其中，根据母线组件的稳态电压计算算式其中，根据母线组件的稳态电压计算算式计算所述母线组件的稳态电压，vbus表示所述母线组件的稳态电压，va表示交流输入相电压的有效值，vdc表示直流输入电压，kx表示最大调制比限制，ky表示死区补偿系数，km表示第四个桥臂调制系数。
18.进一步的，所述母线组件包括：第一电容和第二电容。
19.进一步的，四桥臂结构的所述交流侧igbt变流组件中的每个桥臂上包括：两个igbt。
20.进一步的，所述直流侧igbt变流组件为双桥臂结构，且每个桥臂上包括：两个igbt。
21.进一步的，所述交流侧igbt变流组件和所述直流侧igbt变流组件中的每个igbt上带有反接的二极管。
22.进一步的，还包括：电源组件；
23.所述电源组件与所述控制组件连接，用于为所述控制组件提供二次电源。
24.进一步的，所述直流系统包括以下任一种：电池、超级电容、光伏。
25.进一步的，所述交流侧滤波组件包括：多个电感、多个电容和多个电阻。
26.进一步的，所述直流侧滤波组件包括：电容和多个电感。
27.在本实用新型实施例中，提供了一种储能变流器电源装置，包括：交流侧软启动及保护组件、交流侧滤波组件、交流侧igbt变流组件、母线组件、直流侧igbt变流组件、直流侧滤波组件、直流侧软启动及保护组件、液晶显示组件和控制组件；交流侧软启动及保护组件的一端与电网连接，另一端与交流侧滤波组件的一端连接；交流侧滤波组件的另一端与交流侧igbt变流组件的一端连接；交流侧igbt变流组件的另一端与母线组件的一端连接；母线组件的另一端与直流侧igbt变流组件的一端连接；直流侧igbt变流组件的另一端与直流侧滤波组件的一端连接；直流侧滤波组件的另一端与直流侧软启动及保护组件连接；直流侧软启动及保护组件的另一端与直流系统连接；液晶显示组件与控制组件连接，控制组件分别与交流侧igbt变流组件、直流侧igbt变流组件、电网和直流系统连接；其中，交流侧igbt变流组件为四桥臂结构，电网的四线分别与交流侧igbt变流组件的一个桥臂的中点连接。通过上述描述可知，本实用新型的储能变流器电源装置中，交流侧igbt变流组件为四桥臂结构，电网的四线分别与交流侧igbt变流组件的一个桥臂的中点连接，即电网的n线与交流侧igbt变流组件的一个桥臂的中点连接，这样，控制组件计算得到的igbt控制波形中可以叠加三次谐波，因为即便叠加了三次谐波至交流侧，三次谐波也会通过n线的桥臂回流至
母线组件，不会流至电网，这样，交流侧得到的电流能满足国家电网要求，另外，由于叠加了三次谐波，那么，可以设置较低的母线组件电压值，直流侧可以输出更低的电压值，即直流侧输出可以在较宽电压范围内进行，缓解了现有的储能变流器电源装置无法叠加三次谐波、母线组件的电压水平高、直流侧电压范围窄的技术问题。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例提供的传统的储能变流器电源装置的结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例提供的一种储能变流器电源装置的结构示意图；
31.图3为本实用新型实施例提供的母线组件的稳态电压与直流输入电压之间的关系示意图。
32.图标：11-交流侧软启动及保护组件；12-交流侧滤波组件；13-交流侧igbt变流组件；14-母线组件；15-直流侧igbt变流组件；16-直流侧滤波组件；17-直流侧软启动及保护组件。
具体实施方式
33.下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种储能变流器电源装置进行详细介绍。
35.图2是根据本实用新型实施例的一种储能变流器电源装置的结构示意图，如图2所示(图2中未示出液晶显示组件和控制组件)，该储能变流器电源装置包括：交流侧软启动及保护组件11、交流侧滤波组件12、交流侧igbt变流组件13、母线组件14、直流侧igbt变流组件15、直流侧滤波组件16、直流侧软启动及保护组件17、液晶显示组件和控制组件；
36.交流侧软启动及保护组件11的一端与电网连接，另一端与交流侧滤波组件12的一端连接；
37.交流侧滤波组件12的另一端与交流侧igbt变流组件13的一端连接；
38.交流侧igbt变流组件13的另一端与母线组件14的一端连接；
39.母线组件14的另一端与直流侧igbt变流组件15的一端连接；
40.直流侧igbt变流组件15的另一端与直流侧滤波组件16的一端连接；
41.直流侧滤波组件16的另一端与直流侧软启动及保护组件17连接；
42.直流侧软启动及保护组件17的另一端与直流系统连接；
43.液晶显示组件与控制组件连接，控制组件分别与交流侧igbt变流组件13、直流侧igbt变流组件15、电网和直流系统连接；
44.其中，交流侧igbt变流组件13为四桥臂结构，电网的四线分别与交流侧igbt变流组件13的一个桥臂的中点连接。
45.根据图2，对本实用新型的储能变流器电源装置的工作过程进行介绍：
46.相关人员通过液晶显示组件从中选择目标电压、目标电流和目标功率的按钮，液晶显示组件获取到上述目标电压、目标电流和目标功率后，将上述指令信息发送至控制组件，控制组件根据上述指令信息计算母线组件14的稳态电压值和igbt控制波形，该igbt控制波形为传统方案中计算得到的igbt控制波形叠加三次谐波后的控制波形(可以调高母线电压利用率)，进而通过计算得到的igbt控制波形控制交流侧igbt变流组件13和直流侧igbt变流组件15工作。
47.若上述目标电压为220v交流电，那么，igbt控制波形经过交流侧igbt变流组件13后，得到暂态的波形，暂态的波形再经过交流侧滤波组件12得到220v交流电，进而输入至电网中；另外，直流侧的直流系统经过交流侧滤波组件12和直流侧igbt变流组件15为母线组件14进行充电，使得母线组件14中两个电容的中点的电压值充电至母线组件14的稳态电压值。
48.上述过程为直流侧电能转换为交流侧电能的过程。该储能变流器电源装置还能实现交流侧电能转换为直流侧电能的作用，具体过程与上述过程相似，在此不再赘述。
49.在本实用新型实施例中，提供了一种储能变流器电源装置，包括：交流侧软启动及保护组件11、交流侧滤波组件12、交流侧igbt变流组件13、母线组件14、直流侧igbt变流组件15、直流侧滤波组件16、直流侧软启动及保护组件17、液晶显示组件和控制组件；交流侧软启动及保护组件11的一端与电网连接，另一端与交流侧滤波组件12的一端连接；交流侧滤波组件12的另一端与交流侧igbt变流组件13的一端连接；交流侧igbt变流组件13的另一端与母线组件14的一端连接；母线组件14的另一端与直流侧igbt变流组件15的一端连接；直流侧igbt变流组件15的另一端与直流侧滤波组件16的一端连接；直流侧滤波组件16的另一端与直流侧软启动及保护组件17连接；直流侧软启动及保护组件17的另一端与直流系统连接；液晶显示组件与控制组件连接，控制组件分别与交流侧igbt变流组件13、直流侧igbt变流组件15、电网和直流系统连接；其中，交流侧igbt变流组件13为四桥臂结构，电网的四线分别与交流侧igbt变流组件13的一个桥臂的中点连接。通过上述描述可知，本实用新型的储能变流器电源装置中，交流侧igbt变流组件13为四桥臂结构，电网的四线分别与交流侧igbt变流组件13的一个桥臂的中点连接，即电网的n线与交流侧igbt变流组件13的一个桥臂的中点连接，这样，控制组件计算得到的igbt控制波形中可以叠加三次谐波，因为即便叠加了三次谐波至交流侧，三次谐波也会通过n线的桥臂回流至母线组件14，不会流至电网，这样，交流侧得到的电流能满足国家电网要求，另外，由于叠加了三次谐波，那么，可以设置较低的母线组件14电压值，直流侧可以输出更低的电压值，即直流侧输出可以在较宽电压范围内进行，缓解了现有的储能变流器电源装置无法叠加三次谐波、母线组件14的电压水平高、直流侧电压范围窄的技术问题。
50.上述内容对本实用新型的储能变流器电源装置的结构进行了简要介绍，下面对其中涉及到的具体内容进行详细描述。
51.在本实用新型的一个可选实施例中，母线组件14置于交流侧igbt变流组件13和直流侧igbt变流组件15之间，母线组件14的稳态电压值可根据交流侧的实际电压和直流侧的
实际电压进行动态调整；
52.其中，根据母线组件14的稳态电压计算算式其中，根据母线组件14的稳态电压计算算式计算母线组件14的稳态电压，vbus表示母线组件14的稳态电压，va表示交流输入相电压的有效值，vdc表示直流输入电压，kx表示最大调制比限制，ky表示死区补偿系数，km表示第四个桥臂调制系数。
53.在上述算式中，kx＝0.96，ky＝0.96，km＝1.15。当直流侧电能转换为交流侧电能时，将目标电压和从直流侧采样的直流电压代入上述算式，就能计算得到母线组件14的稳态电压。
54.当直流侧采样的直流电压vdc较低时，假设为200v，可以得到vbus取第一行数据为3va，使用该母线组件14的稳态电压值时可以避免过高的直流侧电压，减小直流侧滤波电感的损耗从而减缓发热的现象，同时可以尽可能降低直流侧igbt变流组件15的开关损耗。
55.当直流侧采样的直流电压vdc较高时，假设为700v，可以得到vbus取第二行数据为vdc，使用该母线组件14的稳态电压值可以避免直流侧进行开关调制处于静默状态，对直流侧igbt变流组件15的开关损耗为零，直流侧滤波组件16的高频损耗为零。
56.上述过程可以完全避免当直流侧输出电压过低时导致直流侧滤波组件16发热严重、直流侧igbt变流组件15过温、母线组件14电压设置值较高等缺点。
57.本实用新型的储能变流器电源装置具备宽范围直流场合、分相补偿功能、母线可以根据直流电压自适应变化达到最高的工作效率的特点。
58.母线组件14的稳态电压与直流输入电压之间的关系如图3所示。
59.在本实用新型的一个可选实施例中，母线组件14包括：第一电容和第二电容。
60.在本实用新型的一个可选实施例中，四桥臂结构的交流侧igbt变流组件13中的每个桥臂上包括：两个igbt。
61.在本实用新型的一个可选实施例中，直流侧igbt变流组件15为双桥臂结构，且每个桥臂上包括：两个igbt。
62.在本实用新型的一个可选实施例中，交流侧igbt变流组件13和直流侧igbt变流组件15中的每个igbt上带有反接的二极管。
63.在本实用新型的一个可选实施例中，储能变流器电源装置还包括：电源组件；
64.电源组件与控制组件连接，用于为控制组件提供二次电源。
65.在本实用新型的一个可选实施例中，直流系统包括以下任一种：电池、超级电容、光伏。
66.在本实用新型的一个可选实施例中，交流侧滤波组件12包括：多个电感、多个电容和多个电阻。
67.在本实用新型的一个可选实施例中，直流侧滤波组件16包括：电容和多个电感。
68.另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可
以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
69.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
70.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
71.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。