(12)发明专利申请
(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 103746592 A(43)申请公布日 2014.04.23
(21)申请号 201310753755.4(22)申请日 2013.12.31
(71)申请人华为技术有限公司
地址518129 广东省深圳市龙岗区坂田华为
总部办公楼(72)发明人高拥兵 张彦忠 石勇
(74)专利代理机构北京龙双利达知识产权代理
有限公司 11329
代理人王君 肖鹂(51)Int.Cl.
H02M 7/68(2006.01)H02J 3/32(2006.01)H02J 3/38(2006.01)
权利要求书2页 说明书9页 附图4页权利要求书2页 说明书9页 附图4页
(54)发明名称
双向逆变系统和双向逆变电路(57)摘要
本发明提供了一种双向逆变系统和双向逆变电路。该双向逆变系统包括：三相逆变器，包括控制器、第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块，控制器在所述双向逆变系统的供电能力和负载情况满足预设条件的情况下控制所述第一功率变换模块、所述第二功率变换模块和所述第三功率变换模块中的至少一个功率变换模块的工作模式不同于其它功率变换模块的工作模式；储能单元，与三相逆变器的直流部分相连接，用于储存三相逆变器的直流电或为三相逆变器提供直流电；单相发电设备，与第一功率变换模块对应的单相电路连接，用于为单相电路提供电能。本发明的双向逆变系统能够在三相不平衡负载下正常工作。CN 103746592 ACN 103746592 A
权 利 要 求 书
1/2页
1.一种双向逆变系统，其特征在于，包括：三相逆变器，用于将直流电转换成变流电或者将交流电转换成直流电，所述三相逆变器包括控制器、第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块，所述控制器用于在所述双向逆变系统的供电能力和负载情况满足预设条件的情况下控制所述第一功率变换模块、所述第二功率变换模块和所述第三功率变换模块中的至少一个功率变换模块的工作模式不同于其它功率变换模块的工作模式，所述工作模式包括：停止工作、直流电转换成交流电和交流电转换成直流电；
储能单元，与所述三相逆变器的直流部分相连接，用于储存所述三相逆变器的直流电或为所述三相逆变器提供直流电；
至少一个单相发电设备，与所述双向逆变系统的三相交流电路中的至少一个单相电路连接，用于为所述双向逆变系统提供电能，所述三相交流电路分别与所述第一功率变换模块、所述第二功率变换模块和所述第三功率变换模块对应，用于为至少一个负载提供电能。
2.根据权利要求1所述的双向逆变系统，其特征在于，所述三相逆变器还包括：第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器，分别串联连接在所述第一功率变换模块、所述第二功率变换模块和所述第三功率变换模块对应的单相电路上。
3.根据权利要求1或2所述的双向逆变系统，其特征在于，还包括：至少一个开关，分别连接在所述至少一个负载与所述三相逆变器的三相交流电路之间，所述控制器还用于控制所述至少一个开关的接通和关断，以接通或切除所述至少一个负载。
4.根据权利要求3所述的双向逆变系统，其特征在于，所述至少一个开关包括至一个单相开关，分别连接在至少一个负载与所述三相逆变器的单相电路之间，所述控制器还用于控制所述至少一个单相开关的接通和关断，以接通或切除所述至少一个单相负载。
5.根据权利要求3所述的双向逆变系统，其特征在于，所述至少一个开关包括：至一个三相开关，分别连接在三相负载与所述三相逆变器的三相电路之间，所述控制器还用于控制所述至少三相开关的接通和关断，以接通或切除所述三相负载。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的双向逆变系统，其特征在于，还包括：扩展控制柜，用于接收所述控制器的控制信号，并控制所述至少一个开关的接通和关断。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的双向逆变系统，其特征在于，所述至少一个单相发电设备包括第一单相发电设备，所述第一单相发电设备连接第一功率变换模块对应的单相电路。
8.根据权利要求7所述的双向逆变系统，其特征在于，所述至少一个负载包括单相负载、三相负载和高优先级的负载，所述高优先级的负载与所述第一功率变换模块对应的单相电路连接。
9.根据权利要求8所述的双向逆变系统，其特征在于，所述控制器用于在双向逆变系统供电能力不足时，按照单相负载、三相负载和高优先级的负载的先后顺序切除负载。
10.根据权利要求7至9所述的双向逆变系统，其特征在于，所述控制器还在所述第一单相发电设备未工作时，控制所述第二功率变换模块和第三功率变换模块停止工作。11.根据权利要求7至10中的任一项所述的双向逆变系统，其特征在于，所述控制器还在所述第一单相发电设备工作时且所述储能单元的电量小于第一阈值时，控制所述第一功
2
CN 103746592 A
权 利 要 求 书
2/2页
率变换模块将交流电转换成直流电，并且控制所述第二功率变换模块和第三功率变换模块将直流电转换成交流电。
12.根据权利要求7至11中的任一项所述的双向逆变系统，其特征在于，所述控制器还在所述单相发电设备工作且所述储能单元的电量大于或等于第一阈值时，控制所述第一功率变换模块、所述第二功率变换模块和第三功率变换模块将直流电转换成交流电。
13.一种双向逆变电路，其特征在于，包括：第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块，用于将直流电转换成变流电或者将交流电转换成直流电；
控制器，在双向逆变系统的供电能力和负载情况满足预设条件的情况下控制所述第一功率变换模块、所述第二功率变换模块和所述第三功率变换模块中的至少一个功率变换模块的工作模式不同于其它功率变换模块的工作模式，所述工作模式包括：停止工作、直流电转换成交流电和交流电转换成直流电。
14.根据权利要求13所述的双向逆变电路，其特征在于，所述三相逆变器还包括：第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器，分别串联连接在所述第一功率变换模块、所述第二功率变换模块和所述第三功率变换模块对应的单相电路上。
3
CN 103746592 A
说 明 书
双向逆变系统和双向逆变电路
1/9页
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其是涉及一种双向逆变系统和双向逆变电路。背景技术
[0002] 近几年来，分布式发电凭借其可靠性和经济性，以及污染少、可靠性高、能源利用效率高的特点得到了飞速的发展。微电网(Micro Grid，MG)是由分布式发电(Distributed Generation，DG)系统、储能系统和负载组成的微型电力网，根据需要可选择与配电网并网运行也可选择独立运行。
[0003] 储能系统主要包括储能逆变器和储能单元。储能逆变器的主要功能是实现交流电网电能与储能单元电能之间的能量双向传递。储能单元可以是直流储能单元，如超级电容器组、蓄电池组、飞轮电池等，主要功率是储存电能并提供直流电。储能系统不仅可以快速有效地实现平抑分布式发电系统随机电能或潮流的波动，提高电网对大规模可再生能源发电（风能、光伏）的接纳能力，而且可以接受调度指令，吸纳或补充电网的峰谷电能，并提供无功功率，以提高电网的供电质量和经济效益。在电网故障或停电时，储能系统还具备独立组网供电功能，以提高负载的供电安全性。[0004] 然而，常规储能逆变系统要求三相电路的负载平衡，因此，无法在三相不平衡负载下正常工作。
[0001]
发明内容
[0005] 本发明的实施例提供了一种双向逆变系统和双向逆变电路，能够在三相不平衡负载下正常工作。
[0006] 第一方面，提供了一种双向逆变系统，包括：三相逆变器，用于将直流电转换成变流电或者将交流电转换成直流电，三相逆变器包括控制器、第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块，控制器用于在双向逆变系统的供电能力和负载情况满足预设条件的情况下控制第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块中的至少一个功率变换模块的工作模式不同于其它功率变换模块的工作模式，工作模式包括：停止工作、直流电转换成交流电和交流电转换成直流电；储能单元，与三相逆变器的直流部分相连接，用于储存三相逆变器的直流电或为三相逆变器提供直流电；至少一个单相发电设备，与双向逆变系统的三相交流电路中的至少一个单相电路连接，用于为双向逆变系统提供电能，三相交流电路分别与第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块对应，用于为至少一个负载提供电能。
[0007] 在第一种可能的实现方式下，三相逆变器还包括：第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器，分别串联连接在第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块对应的单相电路上。
[0008] 结合第一方面或第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式下，双向逆变系统还包括：至少一个开关，分别连接在至少一个负载与三相逆变器的三相电路之间，控制器还用于控制至少一个开关的接通和关断，以接通或切除至少一个负载。[0009] 结合第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式下，至少一个开关包括至
4
CN 103746592 A
说 明 书
2/9页
一个单相开关，分别连接在至少一个负载与三相逆变器的单相电路之间，控制器还用于控制至少一个单相开关的接通和关断，以接通或切除至少一个单相负载。[0010] 结合第二种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式下，至少一个开关包括：至一个三相开关，分别连接在三相负载与三相逆变器的三相电路之间，控制器还用于控制至少三相开关的接通和关断，以接通或切除三相负载。[0011] 结合第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式下，双向逆变系统还包括：扩展控制柜，用于接收控制器的控制信号，并控制至少一个开关的接通和关断。[0012] 结合上述任一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式下，至少一个单相发电设备包括第一单相发电设备，第一单相发电设备连接第一功率变换模块对应的单相电路。
[0013] 结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式下，至少一个负载包括单相负载、三相负载和高优先级的负载，高优先级的负载与第一功率变换模块对应的单相电路连接。
[0014] 结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式下，控制器用于在双向逆变系统供电能力不足时，按照单相负载、三相负载和高优先级的负载的先后顺序切除负载。[0015] 结合第六种至第八种可能的实现方式中的任一种，在第九种可能的实现方式下，控制器在第一单相发电设备未工作时，控制第二功率变换模块和第三功率变换模块停止工作。
[0016] 结合第六种至第九种可能的实现方式中的任一种，在第十种可能的实现方式下，控制器在第一单相发电设备工作时且储能单元的电量小于第一阈值时，控制第一功率变换模块将交流电转换成直流电，并且控制第二功率变换模块和第三功率变换模块将直流电转换成交流电。
[0017] 结合第六种至第十种可能的实现方式中的任一种，在第十一种可能的实现方式下，控制器在单相发电设备工作且储能单元的电量大于或等于第一阈值时，控制第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块将直流电转换成交流电。[0018] 第二方面，提供了一种双向逆变电路，包括：第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块，用于将直流电转换成变流电或者将交流电转换成直流电；控制器，在双向逆变系统的供电能力和负载情况满足预设条件的情况下控制第一功率变换模块的工作模式不同于第二功率变换模块和第三功率变换模块中的至少一个功率变换模块的工作模式，工作模式包括：停止工作、直流电转换成交流电和交流电转换成直流电。[0019] 在第一种可能的实现方式下，三相逆变器还包括：第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器，分别串联连接在第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块对应的单相电路上。[0020] 在上述技术方案中，可以根据双向逆变系统的供电能力和负载情况控制三相功率变换模块工作在不同的工作模式下，使得三相功率变换模块能够相对独立地为三相交流电路中的各个单相电路的负载提供电能，从而能够在三相不平衡负载下正常工作。附图说明
[0021]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使
5
CN 103746592 A
说 明 书
3/9页
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
[0022] 图1示出了根据本发明的一个实施例的双向逆变系统的电路框图。[0023] 图2是图1的三相逆变器的电路图。
图3是根据本发明的另一实施例的双向逆变系统的示意性电路图。
[0025] 图4是根据本发明的又一实施例的三相电网系统的示意性电路图。[0026] 图5是根据本发明的实施例的一种双向逆变电路的示意性电路图。
[0024]
具体实施方式
[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 图1示出了根据本发明的一个实施例的双向逆变系统100的电路框图。双向逆变系统100包括三相逆变器110、至少一个单相发电设备120和储能单元130。
[0029] 三相逆变器110用于将直流电转换成变流电或者将交流电转换成直流电，三相逆变器110包括控制器114、第一功率变换模块111、第二功率变换模块112和第三功率变换模块113，控制器114在双向逆变系统的供电能力和负载情况满足预设条件的情况下控制第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块中的至少一个功率变换模块的工作模式不同于其它功率变换模块的工作模式，工作模式包括：停止工作、直流电转换成交流电和交流电转换成直流电。[0030] 换句话说，控制器114可以根据双向逆变系统100的供电能力和负载条件控制第一功率变换模块111、第二功率变换模块112和第三功率变换模块113独立地工作在上述三种工作模式之一。上述三个功率变换模块中的任何两个功率变换模块可以根据双向逆变系统的供电能力和负载条件控制这些功率变换模块工作在相同或不同的工作模式下。上述三个功率变换模块还可以分别工作在上述三种工作模式下或者同时工作在相同工作模式下。[0031] 储能单元130与三相逆变器110的直流部分相连接，用于储存三相逆变器110的直流电或为三相逆变器110提供直流电。
至少一个单相发电设备120与双向逆变系统100的三相交流电路A、B、C中的至少
一个单相电路连接，用于为双向逆变系统100提供电能，三相交流电路A、B、C分别与第一功率变换模块111、所述第二功率变换模块112和第三功率变换模块113对应，用于为至少一个负载140和150提供电能。
[0033] 单相发电设备120可以是小型发电机（例如，单相柴油发电机）。例如，单相柴油发电机可以将柴油中的化学能转换为机械能，并带动发电机转轴转动，从而产生交流电能。单相发电设备也可以是生物能发电设备或其它化学能（例如，燃煤）发电设备。本发明的实施例并不限于此，例如，单相发电设备120也可是光伏阵列或者风力发电或燃料电池或储能电池，并且光伏阵列或者风力发电或燃料电池或储能电池可以通过单相并网逆变器与单相电路连接。
[0032]
6
CN 103746592 A[0034]
说 明 书
4/9页
具体而言，控制器114可以根据双向逆变系统100的供电能力和负载情况控制第
一功率变换模块111、第二功率变换模块112和第三功率变换模块113的工作模式。例如，当单相发电设备120所在的A相电路的供电能力大于该A相电路的当前所挂接负载的电力需求的情况下，控制器114控制第一功率变换模块111工作在交流电转换成直流电的工作模式下，使得单相发电设备120产生的剩余电能经过第一功率变换模块111提供给储能单元130，控制器114还可以控制第二功率变换模块112工作在直流电转换成交流电的工作模式下，以便将储能单元130或者单相发电设备130提供的直流电转成交流电提供给B相电路，并且控制第三功率变换模块113工作在直流电转换成交流电的工作模式下，以便将储能单元130或者单相发电设备130提供的直流电转成交流电提供给C相电路。或者，当需要切除单相电路的负载（即该单相电路上的负载无需供电）时，可以控制单相功率变换模块处于停止工作的工作模式。例如，当切除B相电路上连接的负载150时，可以控制器114可以控制第二功率变换模块112处于停止工作的工作模式。[0035] 根据本发明的实施例，可以根据双向逆变系统的供电能力和负载情况控制三相功率变换模块工作在不同的工作模式下，使得三相功率变换模块能够相对独立地为三相交流电路中的各个单相电路的负载提供电能，从而能够使得双向逆变系统在三相不平衡负载下正常工作。
[0036] 图2是图1的三相逆变器110的电路图。参见图2，三相逆变器110还包括：第一隔离变压器Ta、第二隔离变压器Tb和第三隔离变压器Tc，分别串联连接在第一功率变换模块111、第二功率变换模块112和第三功率变换模113块对应的单相电路上。[0037] 为实现三相100%不平衡负载，本发明的实施例所述的三相储能逆变器在A、B、C相功率变换模块与三相交流电路之间加入了三个独立的隔离变压器Ta、Tb、Tc。由于各个隔离变压器相对独立，因而不存在三相磁路的耦合，从而能够实现三相负载100%不平衡负载功能。这里，三相负载100%不平衡负载是指三相交流电路上挂接的负载不对称，例如A、B、C三相交流电路中的某一相的负载为0，而其它两相的负载为额定负载。[0038] 可选地，三相逆变器110可以通过直流母线BUS+和BUS－与储能单元相连接。直流母线BUS+与BUS－之间还可以连接电容C，例如，也称为直流母线支撑电容，电容C能够起到充电或放电的作用。例如，当控制器114第一功率变换模块111进行交流电到直流电的转换时，电容C能够充电，同时当控制器114控制第二功率变换模块112和/或第三功率变换模块113进行直流电到交流电的转换时，电容可以放电，以便为B相电路和C相电路提供电能，从而能够使得单相电路A上的电能剩余时直接为B相电路和C相电路上提供电能，而无需对储能单元130进行充电和放电，这样能够提高能量转换的效率，并提高储能单元的使用寿命。
[0039] 可替代地，作为另一实施例，第一功率变换模块111、第二功率变换模块112和第三功率变换模块113可以分别直接与A相电路、B相电路和C相电路相连接。在这种情况下，由于可以省略隔离变压器，因而能够降低三相逆变器的成本。[0040] 可选地，作为另一实施例，三相逆变器110还包括：至少一个开关，分别连接在至少一个负载与三相逆变器110的三相电路之间，控制器114还用于控制至少一个开关的接通和关断，以接通或切除至少一个负载。例如，至少一个开关可以为继电器、接触器或其他控制开关单元。
7
CN 103746592 A[0041]
说 明 书
5/9页
根据本发明的实施例，至少一个开关包括至一个单相开关，分别连接在至少一个
负载与三相逆变器的单相电路之间，控制器还用于控制至少一个单相开关的接通和关断，以接通或切除至少一个单相负载。[0042] 根据本发明的实施例，至少一个开关包括：至一个三相开关，分别连接在三相负载与三相逆变器的三相电路之间，控制器还用于控制至少三相开关的接通和关断，以接通或切除三相负载。应理解，上述三相开关也可以是三个单相开关组合成一个三相开关的形式。[0043] 可选地，作为另一实施例，三相逆变器110还包括：扩展控制柜，用于接收控制器的控制信号，并控制至少一个开关。[0044] 根据本发明的实施例，上述至少一个单相发电设备120包括第一单相发电设备，第一单相发电设备连接第一功率变换模块对应的单相电路。[0045] 根据本发明的实施例，上述至少一个负载包括单相负载、三相负载和高优先级的负载，高优先级的负载与第一功率变换模块对应的单相电路连接。高优先级的负载可以指重要设备，例如，医院、学校等场所需要持续稳定供电的设备。[0046] 根据本发明的实施例，控制器114用于在双向逆变系统100供电能力不足时，按照单相负载、三相负载和高优先级的负载的先后顺序切除负载。系统能源供应不足时按照预先设定的规则分级切除负载，实现系统的稳定运行。[0047] 根据本发明的实施例，控制器114在第一单相发电设备未工作时，控制第二功率变换模块和第三功率变换模块停止工作。[0048] 例如，由于第一单相发电设备未工作，而第一单相发电设备上挂接了高优先级的负载，因此，可以控制第二功率变换模块和第三功率变换模块停止工作，以停止为这两个功率变换模块对应的单相电路上的负载供电，从而保证高优先级的负载的用电需求。[0049] 根据本发明的实施例，控制器114在第一单相发电设备工作时且储能单元的电量小于第一阈值时，控制第一功率变换模块将交流电转换成直流电，并且控制第二功率变换模块和第三功率变换模块将直流电转换成交流电。[0050] 储能单元的电量小于第一阈值时，储能单元的电量不足，这时可以将交流电转换成直流电，以便对储能单元充电。[0051] 根据本发明的实施例，控制器在第一单相发电设备工作且储能单元的电量大于或等于第一阈值时，控制第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块将直流电转换成交流电。
[0052] 当储能单元的电量大于或等于第一阈值时，储能单元的电量充足，这时可以将直流电转换成交流电，以便为负载提供电能。
[0053] 图3是根据本发明的另一实施例的双向逆变系统300的示意性电路图。图3双向逆变系统300是图1的实施例的例子。双向逆变系统300包括三相逆变器310、单相发电设备320和储能单元330、三相负载340、单相负载A、单相负载B、单相负载C、高优先级负载350以及开关K1至K8。三相逆变器310与图1的三相逆变器110类似，在此不再赘述。[0054] 三相逆变器310用于在储能单元330与三相电路A、B、C之间进行能量转换，即将储能单元330中的直流电转换成交流电提供给三相电路A、B、C或者将三相电路A、B、C的交流电能转换成直流电提供给储能单元。单相发电设备320连接A相电路。单相负载A通过开关K1和开关K5连接A相电路，单相负载B通过开关K2连接B相电路，单相负载C通
8
CN 103746592 A
说 明 书
6/9页
过开关K3连接C相电路。高优先级负载350通过开关K1连接A相电路。三相负载340通过三相开关K4以及开关K1、开关K2和开关K3连接三相电路A、B、C。换句话说，开关K1和开关K5串联连接在A相电路与单相负载A之间，用于在三相逆变器310的控制器311的控制下接通单相负载A或切除卸载单相负载A，开关K2连接在B相电路与单相负载B之间，用于在三相逆变器310的控制器311的控制下接通单相负载B或切除卸载单相负载B，开关K3连接在C相电路与单相负载C之间，用于在三相逆变器310的控制器311的控制下接通单相负载C或切除卸载单相负载C。开关K1连接在A相电路与高优先级负载350之间，用于在三相逆变器310的控制器311的控制下接通高优先级的负载350或切除卸载高优先级的负载350。[0055] 例如，在双向逆变系统300的供电能力不足时，通过以下顺序切除负载：首先切除单相负载A、B、C，然后切除三相负载340，最后切除高优先级负载350。例如，通过使开关K5关断而切除单相负载A，通过使开关K2关断而切除单相负载B，通过使开关K3关断而切除单相负载C。通过使开关K4关断而切除三相负载340。通过使K1关断而切除高优先负载350。
[0056] 应理解，单相发电设备320与单相电路的连接并不限于上述实施例，例如，单相发电设备320也可以与B相电路或C相电路连接。三个单相电路可以分别连接三个单相发电设备320。
另外，负载与单相电路的连接不限于上述实施例连接方式，例如，单相负载A也可
以与B相电路连接，单相负载B也可以与C相电路连接，单相负载C也可以与A相电路连接，高优先级负载350也可以与B相电路或C相电路相连接。
[0058] 图4是根据本发明的又一实施例的三相电网系统400的示意性电路图。图4的三相电网系统400是图1的以向逆变系统的例子，在此适当省略详细的描述。[0059] 三相电网系统400包括三相逆变器（也称为三相储能逆变器）410、柴油发电机420、电池430、单相负载A、B、C和三相负载440、高优先级的负载450、单相并网逆变器480、光伏阵列或风力发电设备或燃料电池或储能电池490、其它发电设备或系统460、扩展控制柜470以及开关K1至K8。
[0060] 三相电网系统的单相电路或多相电路可以分别挂接单相发电设备。例如，在图4中，单相柴油发电机挂接在三相电网系统的单相电路（例如，A相）上。三相储能逆变器给A、B、C相电路供电的同时，还可以为单相并网逆变器480提供可并网的电压源。例如，光伏阵列或风力发电设备或燃料电池或储能电池490可以通过单相并网逆变器480连接到单相电路（例如，A相）。另外，三相电网系统也可以挂接其它发电设备或系统460，例如，与配电网相连接，用于向配电网供电或者从配电网获得电能。
[0061] 三相逆变器410用于在储能单元430与三相电路A、B、C之间进行能量转换，即将储能单元430中的直流电转换成交流电提供给三相电路A、B、C或者将三相电路A、B、C的交流电能转换成直流电提供给储能单元。单相发电设备420连接A相电路。单相负载A通过开关K1和开关K5连接A相电路，单相负载B通过开关K2和开关K6连接B相电路，单相负载C通过开关K3、开关K7连接C相电路。高优先级负载450通过开关K1、开关K8连接A相电路。三相负载440通过三相开关K4以及开关K1、开关K2和开关K3连接三相电路A、B、C。换句话说，开关K1和开关K5串联连接在A相电路与单相负载A之间，用于在三相逆
[0057]
9
CN 103746592 A
说 明 书
7/9页
变器410的控制器411的控制下接通单相负载A或切除卸载单相负载A，开关K2和开关K6串联连接在B相电路与单相负载B之间，用于在三相逆变器410的控制器411的控制下接通单相负载B或切除卸载单相负载B，开关K3和开关K7串联连接在C相电路与单相负载C之间，用于在三相逆变器410的控制器411的控制下接通单相负载C或切除卸载单相负载C。开关K1和开关K8串联连接在A相电路与高优先级负载450之间，用于在三相逆变器410的控制器411的控制下接通高优先级负载450或切除卸载高优先级负载450。[0062] 例如，在双向逆变系统400的供电能力不足时，通过以下顺序切除负载：首先切除单相负载A、B、C，然后切除三相负载440，最后切除高优先级的负载450。例如，通过使开关K5关断而切除单相负载B，通过使开关K6关断而切除单相负载B，通过使开关K7关断而切除单相负载C。通过使开关K4关断而切除三相负载440。通过使K8关断而切除高优先的负载450。开关K1、开关K2和开关K3用于分别切断单相电路上的所有负载。[0063] 三相储能逆变器410的控制器414可以根据负载的大小、电池430的电量、单相发电设备（例如，柴油发电机420）的功率情况控制各相功率变换模块以及开关K1至K8按照如下方式工作。
[0064] 当电池430的电量不足（即电池430的电量小于第一阈值）时，单相发电设备（例如，柴油发电机机）420工作，输出较大的功率，柴油发电机机420给单相负载A供电，同时通过三相储能逆变器410的A相输入端给三相储能逆变器410提供电源和相位。三相储能逆变器410的A相将柴油发电机机420输出的能量整流到直流母线，实现对电池的充电。其中直流母线上包含直流母线支撑电容，直流母线支撑电容可存储能量，三相储能逆变器410的B相和C相从直流母线支撑电容上获取能量，实现DC/AC变换，并以电压源形式输出，B相和C相相位分别比A相检测到的相位落后120°和240°，从而实现A、B、C三相上输出稳定的三相电，作为三相电压源形式，供负载使用。[0065] 当电池电量充足（例如，电池430的电量大于或等于第一阈值）时，柴油发电机机420工作，柴油发电机机420给A相电路的负载供电，同时通过三相储能逆变器410的A相输入端给三相储能逆变器410提供电源和相位。三相储能逆变器410的A相将柴油发电机机420输出的能量整流到直流母线，电池处于浮充状态或不充电状态。其中直流母线上包含直流母线支撑电容，直流母线支撑电容可存储能量，三相储能逆变器的B相和C相从直流母线支撑电容上获取能量，实现DC/AC变换，并以电压源形式输出，B相和C相相位分别比A相检测到的相位落后120°和240°，从而实现A、B、C三相上输出稳定的三相电，作为三相电压源形式，供负载使用。当电池电量充足时，柴油发电机机420工作，其中柴油发电机机420给A相电路的负载供电，同时通过三相储能逆变器410的A相输入端给三相储能逆变器410提供电压源和相位。三相储能逆变器410的A相以电流源形式输出给负载供电，同时三相储能逆变器410的B相和C相以电压源形式输出，B相和C相相位分别比A相检测到的相位落后120°和240°，从而实现A、B、C三相上输出稳定的三相电，作为三相电压源形式，供负载使用。[0067] 当电池电量不足时，三相逆变器转为单相工作，只给其中单相重要负载（高优先级的负载）供电，断开其他两相的供电。当系统中重要负载仅为单相时，可以将该相重要负载配置在某个单相上供电，并通过该方法来实现重要负载延长供电时间。无需另外设置专门的配电及保护设备，降低了系统成本。
[0066]
10
CN 103746592 A[0068]
说 明 书
8/9页
当三相储能逆变器和单相柴油发电机输出能力不足时，可以通过以下顺序切除负
载：单相负载A、单相负载B、单相负载C、三相负载、高优先级负载换句话说，首先切除供电级别的负载，最后切除最高优先级负载，以实现系统电量不足时优先级别高的负载的能量供应。
[0069] 图5是根据本发明的实施例的一种双向逆变电路510的示意性电路图。双向逆变电路510为图1的三相逆变器110，在此适当省略详细的描述。[0070] 双向逆变电路510包括控制器514、第一功率变换模块511、第二功率变换模块512和第三功率变换模块513。
[0071] 第一功率变换模块511、第二功率变换模块512和第三功率变换模块513用于将直流电转换成变流电或者将交流电转换成直流电。[0072] 控制器514，用于在双向逆变系统的供电能力和负载情况满足预设条件的情况下控制第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块中的至少一个功率变换模块的工作模式不同于其它功率变换模块的工作模式，工作模式包括：停止工作、直流电转换成交流电和交流电转换成直流电。[0073] 根据本发明的实施例，可以根据双向逆变系统的供电能力和负载情况控制三相功率变换模块工作在不同的工作模式下，使得三相功率变换模块能够相对独立地为三相交流电路中的各个单相电路的负载提供电能，从而使得双向逆变系统能够在三相不平衡负载下正常工作。
可选地，作为另一实施例，三相逆变器还包括：第一隔离变压器、第二隔离变压器
和第三隔离变压器，分别串联连接在第一功率变换模块、第二功率变换模块和第三功率变换模块对应的单相电路上。第一隔离变压器、第二隔离变压器和第三隔离变压器与图2的隔离变压器Ta、Tb和Tc类似，在此不再赘述。[0075] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0076] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。[0077] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0078] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0074]
11
CN 103746592 A[0079]
说 明 书
9/9页
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以
是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0080] 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，本发明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）执行本发明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。[0081] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
12
CN 103746592 A
说 明 书 附 图
1/4页
图1
图2
13
CN 103746592 A
说 明 书 附 图
2/4页
图3
14
CN 103746592 A
说 明 书 附 图
3/4页
图4
15
CN 103746592 A
说 明 书 附 图
4/4页
图5
16
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容