一种三电平储能变流器的交流软启动电路的制作方法

1.本实用新型涉及光伏、储能、光储一体技术领域，尤其涉及一种三电平储能变流器的交流软启动电路。


背景技术：

2.已知的储能变流器交流软启动方法如图1所示：储能变流器grid breaker电网开关闭合后，控制单元发出relay1和relay2的继电器驱动，relay1和relay2由断开状态转为闭合状态，电网a,b线电压通过二极管d13,d14,d15,d16组成的不控整流装置和resistor1、resistor2的软启动电阻单元向储能变流器直流侧c1和c2充电。当直流侧c1和c2总电压充至线电压vab的峰值＝vab_rms*1.414后，控制单元发出grid contactor电网接触器驱动，grid contactor电网接触器由断开转为闭合后，储能变流器完成了交流软启动过程。已有方案的缺点是：
3.1.交流软启动辅助元器件较多；
4.2.电网接触器grid contactor闭合时，由于c3上无电压，电网会对c3有很大的冲击电流，影响c3的使用寿命进而影响储能变流器的可靠性；
5.3.直流侧c1和c2出现短路故障时，grid contactor是机械开关，脱开需要30-60ms的时间，不利于及时保护。
6.因此，现有技术存在缺陷，需要改进。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种三电平储能变流器的交流软启动电路。
8.本实用新型的技术方案如下：提供一种三电平储能变流器的交流软启动电路，包括：储能变流器pcs、电容c1、电容c2、电感l1、电感l2、电感l3、整流器scr_a、整流器scr_b、整流器scr_c、以及电网断路器，所述储能变流器pcs的直流侧与电容c1的一端以及电容c2的一端连接，所述电容c1的另一端与储能变流器pcs的直流侧连接并接入直流正极，所述电容c2的另一端与储能变流器pcs的直流侧连接并接入直流负极，所述储能变流器pcs的电网侧分别与电感l1的一端、电感l2的一端以及电感l3的一端连接，所述电感l1的另一端与整流器scr_a的一端连接，所述电感l2的另一端与整流器scr_b的一端连接，电感l3的另一端与整流器scr_c的一端连接，所述整流器scr_a、整流器scr_b、以及整流器scr_c分别与电网断路器的一端连接，所述电网断路器的另一端接入电网。
9.进一步地，所述储能变流器pcs包括：igbt开关d1、igbt开关d2、igbt开关d3、igbt开关d4、igbt开关d5、igbt开关d6、igbt开关d7、igbt开关d8、igbt开关d9、igbt开关d10、igbt开关d11、igbt开关d12、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24、二极管d25、以及二极管d26，所述igbt开关d1的输入端与igbt开关2的输出端以及二极管d21的输出端连接，所述igbt开关d3的输入端与igbt开关d4的输出端以及二极管d22的输入端连接，所述
igbt开关d5的输入端与igbt开关6的输出端以及二极管d23的输出端连接，所述igbt开关d7的输入端与igbt开关d8的输出端以及二极管d24的输入端连接，所述igbt开关d9的输入端与igbt开关d10的输出端以及二极管d25的输出端连接，所述igbt开关d11的输入端与igbt开关d12的输出端以及二极管d26的输入端连接，所述二极管d21的输入端与二极管d22的输出端、二极管d23的输入端与二极管d24的输出端、二极管d25的输入端与二极管d26的输出端并联并与电容c1的一端以及电容c2的一端连接，所述igbt开关d2的输入端与igbt开关d3的输出端以及电感l1的一端连接，所述igbt开关d6的输入端与igbt开关d7的输出端以及电感l2的一端连接，所述igbt开关d10的输入端与igbt开关d11的输出端以及电感l3的一端连接，所述igbt开关d1的输出端、igbt开关d5的输出端以及igbt开关d9的输出端与电容c1的另一端连接并接入直流正极，所述igbt开关d4的输出端、igbt开关d8的输出端以及igbt开关d12的输出端与电容c2的另一端连接并接入直流负极。
10.进一步地，还包括电容c3、电容c4以及电容c5，所述电容c3的一端连接于电感l1和整流器scr_a的公共端，另一端连接于电感l2和整流器scr_b的公共端，所述电容c4的一端连接于电感l2和整流器scr_b的公共端，另一端连接于电感l3和整流器scr_c的公共端，所述电容c5的一端连接于电感l1和整流器scr_a的公共端，另一端连接于电感l3和整流器scr_c的公共端。
11.进一步地，采用igbt器件igbt_a、igbt器件igbt_b以及igbt器件igbt_c替代整流器scr_a、整流器scr_b以及整流器scr_c。
12.采用上述方案，本实用新型公开了一种通过半导体元件scr或者其它可控半导体元件作为软启动装置，软启动功能通过软件发波的方式实现，节省了辅助元件，同时，当直流侧存在异常故障时，可以在极短时间内完成关断，且具有3倍于接触器器件的耐冲击电流性能，满足软启动的需求。
附图说明
13.图1为现有技术的电路示意图。
14.图2为本实用新型的电路示意图。
15.图3为线电压相位图。
16.图4为启动波形图。
17.图5为采用igbt器件的电路示意图。
具体实施方式
18.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
19.请参阅图2，本实用新型提供一种三电平储能变流器的交流软启动电路，包括：储能变流器pcs、电容c1、电容c2、电感l1、电感l2、电感l3、整流器scr_a、整流器scr_b、整流器scr_c、以及电网断路器。所述储能变流器pcs的直流侧与电容c1的一端以及电容c2的一端连接。所述电容c1的另一端与储能变流器pcs的直流侧连接并接入直流正极。所述电容c2的另一端与储能变流器pcs的直流侧连接并接入直流负极。所述储能变流器pcs的电网侧分别与电感l1的一端、电感l2的一端以及电感l3的一端连接。所述电感l1的另一端与整流器scr_a的一端连接。所述电感l2的另一端与整流器scr_b的一端连接。电感l3的另一端与整
流器scr_c的一端连接。所述整流器scr_a、整流器scr_b、以及整流器scr_c分别与电网断路器的一端连接。所述电网断路器的另一端接入电网。
20.所述储能变流器pcs包括：igbt开关d1、igbt开关d2、igbt开关d3、igbt开关d4、igbt开关d5、igbt开关d6、igbt开关d7、igbt开关d8、igbt开关d9、igbt开关d10、igbt开关d11、igbt开关d12、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24、二极管d25、以及二极管d26。所述igbt开关d1的输入端与igbt开关2的输出端以及二极管d21的输出端连接。所述igbt开关d3的输入端与igbt开关d4的输出端以及二极管d22的输入端连接。所述igbt开关d5的输入端与igbt开关6的输出端以及二极管d23的输出端连接。所述igbt开关d7的输入端与igbt开关d8的输出端以及二极管d24的输入端连接。所述igbt开关d9的输入端与igbt开关d10的输出端以及二极管d25的输出端连接。所述igbt开关d11的输入端与igbt开关d12的输出端以及二极管d26的输入端连接。所述二极管d21的输入端与二极管d22的输出端、二极管d23的输入端与二极管d24的输出端、二极管d25的输入端与二极管d26的输出端并联并与电容c1的一端以及电容c2的一端连接。所述igbt开关d2的输入端与igbt开关d3的输出端以及电感l1的一端连接。所述igbt开关d6的输入端与igbt开关d7的输出端以及电感l2的一端连接。所述igbt开关d10的输入端与igbt开关d11的输出端以及电感l3的一端连接。所述igbt开关d1的输出端、igbt开关d5的输出端以及igbt开关d9的输出端与电容c1的另一端连接并接入直流正极。所述igbt开关d4的输出端、igbt开关d8的输出端以及igbt开关d12的输出端与电容c2的另一端连接并接入直流负极。
21.本实用新型还包括电容c3、电容c4以及电容c5，所述电容c3的一端连接于电感l1和整流器scr_a的公共端，另一端连接于电感l2和整流器scr_b的公共端，所述电容c4的一端连接于电感l2和整流器scr_b的公共端，另一端连接于电感l3和整流器scr_c的公共端，所述电容c5的一端连接于电感l1和整流器scr_a的公共端，另一端连接于电感l3和整流器scr_c的公共端。
22.请参阅图3、图4，储能变流器电网侧开关闭合后，控制单元判断线电压vab的相位，在vab过零点a处逐步放开scr_a+和scr_b-的驱动，电网vab通过scr_a+-l1-d2-d1-c1-c2-d7-d8-l2-scr_b-给直流侧充电，由于电感l1和l2有一定的阻抗，且驱动的占空比逐步加大，因此充电电流是可控的，当直流侧电压到达线电压vab的峰值时，完全放开scr_a+、scr_a-，scr_b+,scr_b-,c1和c2直流电压稳定后，直接放开scr_c+,scr_c-,交流软启动完成。
23.本实用新型的软启动功能通过软件发波的方式实现，节省了辅助元件。在软启动过程中，电容c3的电压也一同缓慢建立，没有冲击电流的问题。当直流侧有异常故障时，scr器件可以在10ms内完成关断，且scr的耐冲击电流是接触器器件的3倍以上。以570a的scr器件和600a的接触器特性进行比较，接触器最大分断电流为6300a，scr最大分断电流19000a。
24.请参阅图5，在一些实施例中，可以采用igbt器件igbt_a、igbt器件igbt_b以及igbt器件igbt_c替代整流器scr_a、整流器scr_b以及整流器scr_c，同样可以起到交流软启动的效果。
25.综上所述，本实用新型公开了一种通过半导体元件scr或者其它可控半导体元件作为软启动装置，软启动功能通过软件发波的方式实现，节省了辅助元件，同时，当直流侧存在异常故障时，可以在极短时间内完成关断，且具有3倍于接触器器件的耐冲击电流性能，满足软启动的需求。
26.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种三电平储能变流器的交流软启动电路，其特征在于，包括：储能变流器pcs、电容c1、电容c2、电感l1、电感l2、电感l3、整流器scr_a、整流器scr_b、整流器scr_c、以及电网断路器，所述储能变流器pcs的直流侧与电容c1的一端以及电容c2的一端连接，所述电容c1的另一端与储能变流器pcs的直流侧连接并接入直流正极，所述电容c2的另一端与储能变流器pcs的直流侧连接并接入直流负极，所述储能变流器pcs的电网侧分别与电感l1的一端、电感l2的一端以及电感l3的一端连接，所述电感l1的另一端与整流器scr_a的一端连接，所述电感l2的另一端与整流器scr_b的一端连接，电感l3的另一端与整流器scr_c的一端连接，所述整流器scr_a、整流器scr_b、以及整流器scr_c分别与电网断路器的一端连接，所述电网断路器的另一端接入电网。2.根据权利要求1所述的三电平储能变流器的交流软启动电路，其特征在于，所述储能变流器pcs包括：igbt开关d1、igbt开关d2、igbt开关d3、igbt开关d4、igbt开关d5、igbt开关d6、igbt开关d7、igbt开关d8、igbt开关d9、igbt开关d10、igbt开关d11、igbt开关d12、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24、二极管d25、以及二极管d26，所述igbt开关d1的输入端与igbt开关2的输出端以及二极管d21的输出端连接，所述igbt开关d3的输入端与igbt开关d4的输出端以及二极管d22的输入端连接，所述igbt开关d5的输入端与igbt开关6的输出端以及二极管d23的输出端连接，所述igbt开关d7的输入端与igbt开关d8的输出端以及二极管d24的输入端连接，所述igbt开关d9的输入端与igbt开关d10的输出端以及二极管d25的输出端连接，所述igbt开关d11的输入端与igbt开关d12的输出端以及二极管d26的输入端连接，所述二极管d21的输入端与二极管d22的输出端、二极管d23的输入端与二极管d24的输出端、二极管d25的输入端与二极管d26的输出端并联并与电容c1的一端以及电容c2的一端连接，所述igbt开关d2的输入端与igbt开关d3的输出端以及电感l1的一端连接，所述igbt开关d6的输入端与igbt开关d7的输出端以及电感l2的一端连接，所述igbt开关d10的输入端与igbt开关d11的输出端以及电感l3的一端连接，所述igbt开关d1的输出端、igbt开关d5的输出端以及igbt开关d9的输出端与电容c1的另一端连接并接入直流正极，所述igbt开关d4的输出端、igbt开关d8的输出端以及igbt开关d12的输出端与电容c2的另一端连接并接入直流负极。3.根据权利要求1所述的三电平储能变流器的交流软启动电路，其特征在于，还包括电容c3、电容c4以及电容c5，所述电容c3的一端连接于电感l1和整流器scr_a的公共端，另一端连接于电感l2和整流器scr_b的公共端，所述电容c4的一端连接于电感l2和整流器scr_b的公共端，另一端连接于电感l3和整流器scr_c的公共端，所述电容c5的一端连接于电感l1和整流器scr_a的公共端，另一端连接于电感l3和整流器scr_c的公共端。4.根据权利要求1所述的三电平储能变流器的交流软启动电路，其特征在于，采用igbt器件igbt_a、igbt器件igbt_b以及igbt器件igbt_c替代整流器scr_a、整流器scr_b以及整流器scr_c。

技术总结
本实用新型公开一种三电平储能变流器的交流软启动电路，包括：储能变流器PCS、电容C1、电容C2、电感L1、电感L2、电感L3、整流器SCR_A、整流器SCR_B、整流器SCR_C、以及电网断路器。本实用新型公开了一种通过半导体元件SCR或者其它可控半导体元件作为软启动装置，软启动功能通过软件发波的方式实现，节省了辅助元件，同时，当直流侧存在异常故障时，可以在极短时间内完成关断，且具有3倍于接触器器件的耐冲击电流性能，满足软启动的需求。满足软启动的需求。满足软启动的需求。


技术研发人员：王飞 吴吉良 万学维 黄慧金
受保护的技术使用者：深圳迈格瑞能技术有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/8/13