一种变频器应急供电系统

摘要

一种变频器应急供电系统，包括由AC/DC整流器和DC/AC逆变器串联组成的变频器、储能装置、双向DC/DC变换器，以及电池管理系统，双向DC/DC变换器运行模式包括停止模式、充电模式、放电模式和稳压模式，由电池管理系统的人机交互模块与保护控制和告警模块根据电网侧安装的电压互感器检测的电网电压判定的电网正常供电或发生故障的结果，控制双向DC/DC变换器运行模式之间的切换。当电网发生故障时能为交流负载应急供电。在电网侧安装的电压互感器检测电网电压恢复正常供电10s之后，双向DC/DC变换器运行模式由稳压模式切换为充电模式，储能电池以电流源的形式连接在直流母线上，可以显著提高变频器应急供电的可靠性。

主权项

一种变频器应急供电系统，包括由AC/DC整流器和DC/AC逆变器串联组成的变频器、储能装置、双向DC/DC变换器，以及电池管理系统，所述AC/DC整流器，其输入端经交流断路器与市电相连接，输出端与直流母线相连接，用于电网正常供电时将电网的工频交流电变换为直流电；所述DC/AC逆变器，其输入端与直流母线相连接，输出端与交流负载相连接，用于在电网正常供电时将所述AC/DC整流器输出的直流电转换为交流电为交流负载供电，在市电发生故障时将储能装置输出的直流电转换为交流电为交流负载供电；所述储能装置用于对直流负载供电，以及在电网发生故障时维持对交流负载不间断供电；所述双向DC/DC变换器，包括其组成与参数相同的一次绕组和二次绕组的隔离高频变压器，以及分别与所述一次绕组、二次绕组相连接的一次高频整流/逆变单元、二次高频整流/逆变单元，所述一次高频整流/逆变单元的正向DC/DC变换的输入端也是反向DC/DC变换的输出端，分别与所述储能装置和所述电池管理系统相连接，所述一次高频整流/逆变单元的正向DC/DC变换的输出端也是反向DC/DC变换的输入端，与所述直流母线相连接，所述双向DC/DC变换器用于传递双向能量；其特征在于：所述双向DC/DC变换器运行模式包括停止模式、充电模式、放电模式和稳压模式，由所述电池管理系统的人机交互模块与保护控制和告警功能模块根据电网侧安装的电压互感器检测的电网电压判定的电网正常供电或发生故障的结果，控制所述双向DC/DC变换器运行模式之间的切换；电网正常供电时，变频器正常工作，由电网取电经整流、逆变后输出为交流负载供电，并维持直流母线电压稳定，由所述电池管理系统的人机交互模块控制所述双向DC/DC变换器的运行模式为充电模式和放电模式，在充电模式设置充电电流值和浮充电压值，对所述储能装置进行恒流/恒压充电，在放电模式设置放电电流值和放电功率值，对所述储能装置进行恒流/恒功率放电；同时由所述电池管理系统的电池系统状态监测模块实时检测所述储能装置的电压、电流和温度，并由所述电池管理系统的通信模块将数据通过RS232通信传输给所述双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器根据所述储能装置的参数，设置保护参数，调整运行模式和输出电压对所述储能装置进行可靠保护；电网电压小于0.2倍额定电压，并维持60s时，判定电网发生故障，由所述电池管理系统的保护控制和告警功能模块控制更改双向DC/DC变换器中的相应开关的开通顺序将所述双向DC/DC变换器运行模式由停止模式、充电模式和放电模式中的一种切换为稳压模式，此时应急供电系统相应由正常工作模式切换为稳压工作模式，通过调节相应开关的占空比控制所述储能装置释放能量，使直流母线电压恒定，经逆变后为交流负载应急供电，并且对电网、所述储能装置以及所述双向DC/DC变换器自身进行保护，所述对电网进行保护，包括及时与电网断开，防止故障影响范围扩大，所述对储能装置进行保护，包括对所述储能装置进行过欠压保护、过流保护和过热保护，以及直流极性反接保护和交流过欠频保护，所述过欠压保护为直流过欠压保护、交流过欠压保护，所述过流保护为直流过流保护、交流过流保护，所述对双向DC/DC变换器进行保护，包括直流过流保护、直流过压保护和直流欠压保护；电网电压大于0.2倍额定电压，并维持10s时，判定电网恢复正常供电，由所述电池管理系统的保护控制和告警功能模块控制更改双向DC/DC变换器中的相应开关的开通顺序将所述双向DC/DC变换器运行模式由稳压模式切换为充电模式，此时应急供电系统的运行模式相应由稳压工作模式切换为正常工作模式，所述储能装置以电流源的形式连接在直流母线上，以提高供电的可靠性，由于在较短的电网故障时间内，该变频器应急供电系统能保证交流负载正常运行，可以显著提高变频器应急供电的可靠性。