光伏三相併網單相離網自動切換裝置的製作方法

2023-07-08 17:50:26 2

本實用新型涉及光伏發電系統的三相微網系統或三相儲能系統設備裝置的結構改進技術，尤其是光伏三相併網單相離網自動切換裝置。

背景技術：

以光伏、風電為代表的新能源發電與電網併網運行存在不穩定性，給整個多能源系統安全帶來很大的隱患。多能源系統的基本結構框架由光儲混合逆變器、光伏面板、電池與電網組成。當電網運行異常或中斷時，需要一個位於電網與多能源系統之間的切換裝置，使逆變器立刻採取相應的應變措施，將多能源系統連帶緊急負載切離故障電網，並建立獨立微網供緊急負載用電，維持多能源系統的獨立運行，以防止電網運行異常或中斷時，對系統產生不可預料的影響，避免整個系統處於更加嚴重的安全隱患之下。

然而，由於電網和配電系統為三相系統，當電網異常時，多能源系統與電網通過切換裝置物理斷開，系統轉為離網運行，此時逆變器三相輸出的功率會因為負載的不同而不同，若負載匹配不平衡極易引起逆變器工作異常。所以在這種系統中，負載的配置不僅有總功率的限制，各個單相的限制要求也非常重要。這就要求負載必須要均勻配置。而且在現實情況中，經常會出現有的負載總功率沒有超過系統要求，但是超過了系統的單相配置要求，導致此負載也無法正常配電的情況。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供光伏三相併網單相離網自動切換裝置，在不同狀態下將多能源系統與電網實現物理連接或斷開的功能，調控各能源模塊有機結合，以保證在電網在異常狀態或者斷電時整個系統的安全運行。

本實用新型的目的將通過以下技術措施來實現：包括繼電器、控制器和電壓/頻率判斷器；繼電器至少包括三組信號控制裝置，這些信號控制裝置均衡的分別連接在繼電器的四個輸入/輸出線路上，而且，繼電器具有四個輸入端和四個輸出端，控制器分別與每組信號控制裝置連接，而且，電壓/頻率判斷器同時連接在繼電器的四個輸入端和四個輸出端上；控制器包括採樣模塊、動作模塊和通訊模塊。

尤其是，繼電器連接於多能源系統和電網之間，其中，多能源系統包括光伏面板、DC-AC光儲混合逆變器、電池和三相負載，光伏面板和電池連接DC-AC光儲混合逆變器，DC-AC光儲混合逆變器，連接繼電器的輸入端，三相負載連接在繼電器中的相鄰兩組信號控制裝置之間。具體的，繼電器的四個輸出端分別連接L1、L2、L3和N。

尤其是，控制器通過RS485連接多能源系統，並且，控制器外接遠程控制中心。

尤其是，繼電器包括3組控制信號裝置：

併網與離網時繼電器狀態分別為：

本實用新型的優點和效果：通過並離網自動切換，使系統在電網狀態發生突變時仍能正常運行，提高系統的安全性，避免因電網異常或斷電對設備以及電網造成不可預期的負面影響，使多能源系統工作更加安全高效。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例1中系統應用結構示意圖。

圖3為本實用新型實施例1中三相併網工作狀態示意圖。

圖4為本實用新型實施例1中單相離網工作狀態示意圖。

圖5為本實用新型實施例1中採樣模塊工作示意圖。

圖6為本實用新型實施例1中動作模塊工作示意圖。

圖7為本實用新型實施例1中通訊模塊工作示意圖。

附圖標記包括：

多能源系統1、光伏面板101、DC-AC光儲混合逆變器102、電池103、三相負載104、繼電器2、電網3、控制器4、電壓/頻率判斷器5。

具體實施方式

本實用新型原理在於，多能源供電模式與傳統單一電網供電方式不同，切換裝置自身需要降低系統配線的複雜度，來協調多能源系統的運行，在電網發生異常或中斷時，能夠儘量多的適應各種負載的要求，以保證系統在利用綠色能源的同時安全穩定的運行。因此，自動切換裝置需要具有以下功能：

1.具有判斷當前電網運行狀態的能力；

2.具有斷電保護功能：能夠確保系統在運行出現不穩定的情況下斷開電網連接以保護系統各部分的安全；

3.具有三相配電與單相配電系統自動切換的能力；

4.具有與逆變器通訊的功能：可將根據電網運行狀態，通知逆變器該以何種運行模式運行。

本實用新型包括：繼電器2、控制器4和電壓/頻率判斷器5。

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1：如附圖1所示，繼電器2至少包括三組信號控制裝置，這些信號控制裝置均衡的分別連接在繼電器2的四個輸入/輸出線路上，而且，繼電器2具有四個輸入端和四個輸出端，控制器4分別與每組信號控制裝置連接，而且，電壓/頻率判斷器5同時連接在繼電器2的四個輸入端和四個輸出端上；控制器4包括採樣模塊、動作模塊和通訊模塊。

前述中，如附圖2所示，繼電器2連接於多能源系統1和電網3之間，其中，多能源系統1包括光伏面板101、DC-AC光儲混合逆變器102、電池103和三相負載104，光伏面板101和電池103連接DC-AC光儲混合逆變器102，DC-AC光儲混合逆變器102，連接繼電器2的輸入端，三相負載104連接在繼電器2中的相鄰兩組信號控制裝置之間。具體的，繼電器2的四個輸出端分別連接L1、L2、L3和N。

前述中，控制器4通過RS485連接多能源系統1，並且，控制器4外接遠程控制中心。

本實施例中，繼電器2包括3組控制信號裝置：

併網與離網時繼電器2狀態分別為：

如附圖5所示，控制器4通過A/D sample獲取當前系統電力運行的基本狀態，判斷系統運行是否正常。

如附圖6所示，當電網出現異常或者恢復正常時，需要通過Relay開關動作來實現電網與其他模塊之間的通斷，通過控制器4控制Relay Driver來達到控制Relay開關的目的。在多能源系統逆變器1與電網3、三相負載104與電網3之間都設計了至少兩個Relay以保證在電網3異常或者斷開時能確實斷開與多能源系統逆變器1、三相負載104之間的連接，提高系統的可靠性。

如附圖7所示，由於需要與逆變器等通訊，控制器4的通訊模塊採用485通訊協議，使控制器4能夠與多能源系統逆變器1等取得通訊，從而根據當前電網狀態通知逆變器應該以何種模式運行。

本實用新型裝置在多能源系統逆變器1與電網3、三相負載104與電網3之間的物理連接具有冗餘設計，始終保持雙繼電器的保護。

本實用新型在工作時，通過採樣模塊來檢測電網3與多能源系統的運行狀態，當電網3運行異常或者斷開時，如附圖4所示，控制器4會先關閉多能源系統1中的DC-AC光儲混合逆變器102，並且斷開RYL11、RYL21、RYL31、RYN1、RYL13、RYL23、RYL33和RYN3，RYL12保持合入，RYL22、RYL32、RYN2保持連「下」，在確定與電網3斷開連接後,再將多能源系統1中的DC-AC光儲混合逆變器102切換至單相離網模式運行，即多能源系統中三相電源的輸出需保持相位、頻率一致，切換RYL22、RYL32、RYN2到「上」，斷開RYL22，同時合入RYL11、RYL21、RYL31、RYN1；此時，三相負載104將連接在一起變成單相負載，它們的供電將會由多能源系統提供。當電網恢復正常，如附圖3所示，控制器4會先關閉逆變器,同時斷開RYL11、RYL21、RYL31、RYN1；切換RYL22、RYL32、RYN2到下，合入RYL13、RYL23、RYL33、RYN3、RYL22，在確定與電網連接後再將逆變器切換為三相併網運行模式，再合入RYL11、RYL21、RYL31、RYN1。