[发明专利]一种逆变器辅助电源供电系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式发电领域，特别涉及一种逆变器辅助电源供电系统及方法。

背景技术

分布式发电的并网容量越来越大，逆变器的并网要求也越来越严格。为防止电网短时故障情况下逆变器大面积脱网，目前对逆变器的低电压穿越要求也越来越高。术语“低电压穿越”，指的是电网电压短时跌落到一定程度甚至到0时，逆变器在满足低电压穿越曲线的范围内不允许停机，同时要向电网注入无功电流以支撑电网电压的恢复(如，GB19964-2012中对光伏逆变器的低电压穿越能力要求：并网点电压跌至0，逆变器应能不脱网连续运行0.15秒)。

一般采用从电网交流侧自取电的供电方式，逆变器因其独特的系统结构及运行模式，对辅助电源供电系统有以下两个特殊的需求：

1、低电压穿越过程中电压跌落到20％以下甚至0％时，逆变器控制系统不允许失电；

2、存在大功率冲击性负载，对供电电源的容量要求较高。术语“大功率冲击性负载”，指的是会有瞬时大功率消耗的负载，如：主并网接触器控制线圈为感性负载，动作瞬时功率需求大(可达1.5kW以上)，但维持的功率很小。

为了满足低电压穿越过程中控制系统不失电，逆变器通常采用不间断电源UPS作为供电电源。UPS供电方案存在以下问题：

1、成本较高； 

2、UPS使用环境要求苛刻，难以满足光伏电站各种恶劣环境的要求；

3、电池的寿命短，并且需要定期维护；

4、逆变器系统中存在接触器线圈这样的大功率冲击性负载，对UPS功率容量要求较高。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种逆变器辅助电源供电系统及其使用方法。既能解决大功率冲击性负载的电源容量需求问题，减小供电系统容量从而降低电源成本；又能保证低电压穿越期间控制系统供电的持续性。

为了达到以上目的，本发明的解决方案如下：一种逆变器辅助电源供电系统，其特征在于，所述系统包括隔离变换装置(1)、直流母线(2)、储能电路(3)、两组负载电路(4)；所述隔离变换装置(1)一侧与交流输入连接，另一侧与直流母线(2)连接，第一负载电路(5)与直流母线(2)连接，第二负载电路(6)通过储能电路与直流母线(2)连接。

上述方案中：所述储能电路(3)包括储能元件(7)、限流元件(8)、放电元件(9)；所述限流元件和放电元件并联后连接到储能元件。

上述方案中：所述隔离变换装置(1)由开关(10)、变压器(11)、整流器(12)、DC/DC变换器(13)依次连接组合而成。

上述方案中：所述两组负载电路(4)中，第一负载电路(5)为小功率普通负载；第二负载电路(6)为大功率冲击性负载。

上述方案中：所述储能元件(7)至少包含1个电容。

上述方案中：所述限流元件(8)至少包含1个电阻。

上述方案中：所述放电元件(9)至少包含1个二极管。 

另外本发明提供一种使用如权利要求2所述电源供电系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-交流输入经过隔离变换装置(1)以设定电压汇入直流母线(2)，

-第一负载电路(5)直接从直流母线上(2)取电，

-直流母线(2)通过限流元件(8)给储能元件(7)充电，储能元件(7)给第二负载电路(6)供电，抑制直流母线(2)的电压波动， 

-当发生低电压穿越，交流输入电压下降到隔离变换装置(1)的动作门槛值以下时，隔离变换装置(1)停止输出，储能元件(7)继续给第二负载电路(6)供电，同时通过放电元件(9)快速给直流母线(2)供电，维持第一负载电路(5)的运行。

上述方案中，其特征在于，所述隔离变换装置(1)的动作门槛值范围为正常工作电压的20％-60％。

本发明的有益效果是：

1)本发明方案通过设置储能电路(3)：一方面，能够在控制接触器分/合时为接触器线圈这样的大功率冲击性负载(6)提供电压支撑；另一方面，在低电压穿越期间为直流母线(2)提供支撑，保证所有负载电路的供电。同时满足了逆变器对供电系统的两个特殊需求，充分发挥了储能元件在不同工况下的利用率。

2)当发生低电压穿越，交流输入电压下降到隔离变换装置(1)的动作门槛值，隔离变换装置(1)停止输出时，本发明方案通过放电元件(9)向直流母线(2)快速放电，可以迅速支撑直流母线电压，保障所有负载电路的供电连续性。