一种基于链式电压源变流器的储能系统

摘要

本发明涉及一种基于链式电压源变流器的储能系统，其特征在于由N个子模块串联构成，子模块中采用工频变压器将AC/DC变流器、DC/DC变流器和电池与高压系统隔离，使其建立自己的对地电位；因此，可以采用易于控制且成本低的非隔离型DC/DC变流器；子模块内部的AC/DC变流器共用一个直流端，可以使直流侧电容电压波动减小，并且减小电容的大小；子模块内的变压器取恰当的变比可以省去接入电网的变压器。该储能系统的成本低，易于控制，输出电压波形质量好，电压等级和容量容易扩展。

权利要求

1.一种基于链式电压源变流器的储能系统，其特征在于：

基于链式电压源变流器的储能系统由N个子模块构成，每个子模块结构都相同；

每个子模块有六个外接端子与系统的其余部分连接，分别为A相正极，A相负极，B相正极，B相负极，C相正极，C相负极；

各子模块的A相正极与A相负极串联连接，作为系统的A相，各子模块的B相正极与B相负极串联连接，作为系统的B相，各子模块的C相正极与C相负极串联连接，作为系统的C相，串联后的A相，B相，C相连接成三角形或是星形后接入电网；

子模块由变压器，AC/DC变流器，DC/DC变流器，电池构成；

其中变压器由一个三相变压器或是三个单相变压器构成，其中A相一次侧绕组，B相一次侧绕组，C相一次侧绕组之间相互隔离；

A相一次侧绕组的两端分别接外接端子A相正极和A相负极，B相一次侧绕组的两端分别接外接端子B相正极和B相负极，C相一次侧绕组的两端分别接外接端子C相正极和C相负极；

变压器的二次侧绕组接AC/DC变流器的交流侧；AC/DC变流器由三个单相AC/DC变流器或一个三相AC/DC变流器构成；DC/DC变流器的一端接AC/DC变流器的直流侧，另一端接电池。

2.根据权利要求1所述的一种基于链式电压源变流器的储能系统，其特征在于：各子模块内的AC/DC变流器之间采用载波移相脉冲宽度调制，用以减小输出电压的谐波。

说明书

一种基于链式电压源变流器的储能系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种储能系统，更具体的讲，是一种基于链式电压源变流器的储能系统。

背景技术

[0002] 现阶段，大规模的电力系统储能正处于前期的研究阶段，它能为电力系统带来巨大的好处，储能系统能够抑制电力系统的功率波动，提高电力系统的稳定性；能够削峰填谷，减小电力系统的装机容量；能够抑制风力发电和光伏发电的功率波动，使其更容易接入电网，提高电力系统的新能源接纳能力；在分布式发电系统中，储能系统能够为重要负荷提供短时的有功支撑，提高分布式发电系统的可靠性和稳定性。

[0003] 以化学电池作为储能介质的储能系统不受地域限制，作为中小容量的储能系统还是很有竞争力的，并且能够快速的为电力系统提供或吸收有功功率。

[0004] 现阶段的基于电池的储能系统都是一个电池组配备一个变流器，但是由于电力电子器件的耐压值和容量的限制，这种拓扑结构的单个储能系统容量比较小，当需要大容量的储能系统时，必须要将这种拓扑结构的储能系统并联，然后用变压器进行隔离和升压，然后接入电力系统；这种方法变流器的开关频率很高，导致损耗较大，需要用变压器隔离和升压，所以设备投资较大，这种拓扑结构并不适用于更高电压和更大容量的储能系统。 [0005] 此外，可以将链式STATCOM的直流侧加装电池，使链式STATCOM具有储能的功能，但是这种方法需要用到隔离式的双向DC/DC，这种DC/DC电力电子器件比较多，隔离变压器的容量有限，且损耗大，不容易控制。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于，针对现有技术存在的缺陷，融合了现有技术中两种储能系统拓扑结构的优点，提出了一种拓扑结构简单，成本低，控制容易，损耗小，电能质量更好的储能系统。

[0007] 本发明采用一下方法来达到本发明的目的。

[0008] 基于链式电压源变流器的储能系统由N个子模块构成，每个子模块结构都相同。 [0009] 每个子模块有六个外接端子与系统的其余部分连接，分别为A相正极，A相负极，B相正极，B相负极，C相正极，C相负极。

[0010] 各子模块的A相正极与A相负极串联连接，作为系统的A相，各子模块的B相正极与B相负极串联连接，作为系统的B相，各子模块的C相正极与C相负极串联连接，作为系统的C相，串联后的A相，B相，C相连接成三角形或是星形后接入电网。 [0011] 子模块由变压器，AC/DC变流器，DC/DC变流器，电池构成。

[0012] 其中变压器由一个三相变压器或是三个单相变压器构成，其中A相一次侧绕组，B相一次侧绕组，C相一次侧绕组之间相互隔离。

[0013] A相一次侧绕组的两端分别接外接端子A相正极和A相负极，B相一次侧绕组的两端分别接外接端子B相正极和B相负极，C相一次侧绕组的两端分别接外接端子C相正极和C相负极。

[0014] 变压器的二次侧绕组接AC/DC变流器的交流侧；AC/DC变流器由三个单相AC/DC变流器或一个三相AC/DC变流器构成；DC/DC变流器的一端接AC/DC变流器的直流侧，另一端接电池。

[0015] 各子模块内的AC/DC变流器之间采用载波移相脉冲宽度调制，用以减小输出电压的谐波。

[0016] 与现有技术相比，本发明提供一种基于链式电压源变流器的储能系统具有以下优点：将AC/DC变流器的交流侧连接到变压器的二次侧，使AC/DC变流器的交流侧和高压系统隔离，使所有的AC/DC变流器的电位降低到零电位，这样可以使ABC三相中的子模块共用同一个电容，大幅降低电容电压的波动，减少电容的容量；隔离变压器的一次侧串联起来，使隔离变压器较小的一次侧电压串联升压，隔离变压器采用恰当的变比，可以直接接入电网，不再使用高压的升压变压器； DC/DC变流器采用非隔离型的双向DC/DC变流器，大幅减少了电力电子器件的使用，使控制更加容易；AC/DC变流器采用载波移相脉冲宽度调制，降低了开关频率，提高了输出电压波形。

附图说明

[0017] 图1 基于链式电压源变流器的储能系统结构图。

具体实施方式

[0018] 一下通过附图及实施例对本发明提供的一种基于链式电压源变流器的储能系统做进一步更详细的说明。

[0019] 基于链式电压源变流器的储能系统由N个子模块构成，每个子模块结构都相同。 [0020] 每个子模块有六个外接端子与系统的其余部分连接，分别为A相正极，A相负极，B相正极，B相负极，C相正极，C相负极。

[0021] 各子模块的A相正极与A相负极串联连接，作为系统的A相，各子模块的B相正极与B相负极串联连接，作为系统的B相，各子模块的C相正极与C相负极串联连接，作为系统的C相，串联后的A相，B相，C相连接成三角形或是星形后接入电网。 [0022] 子模块由变压器，AC/DC变流器，DC/DC变流器，电池构成。

[0023] 其中变压器由一个三相变压器或是三个单相变压器构成，其中A相一次侧绕组，B相一次侧绕组，C相一次侧绕组之间相互隔离。

[0024] A相一次侧绕组的两端分别接外接端子A相正极和A相负极，B相一次侧绕组的两端分别接外接端子B相正极和B相负极，C相一次侧绕组的两端分别接外接端子C相正极和C相负极。

[0025] 变压器的二次侧绕组接AC/DC变流器的交流侧；AC/DC变流器由三个单相AC/DC变流器或一个三相AC/DC变流器构成；DC/DC变流器的一端接AC/DC变流器的直流侧，另一端接电池。

[0026] 各子模块内的AC/DC变流器之间采用载波移相脉冲宽度调制，用以减小输出电压的谐波。

[0027] 子模块内的变压器采用三个单相变压器，三个单相AC/DC变流器，变压器的二次侧相互隔离，每个变压器的二次侧接一个AC/DC变流器的交流侧，三个单相AC/DC变流器共用同一个直流端；DC/DC变流器采用半桥式双向DC/DC变流器，高压侧接AC/DC变流器的公共直流端，低压侧接电池。

[0028] 最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而并非对其限制，尽管上述实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或同等替换，但这写修改或变更均为脱离本发明申请待批的权利要求保护范围内。