[实用新型]一种双向储能变流器

说明书

技术领域

本实用新型属于电路电子技术，特别涉及一种双向储能变流器结构。

背景技术

随着新能源技术的发展，新能源发电的规模也快速攀升，但风电、太阳能等可再生能源发电自身所固有的随机性、间歇性特征，决定了其规模化发展必然会对电网调峰和系统安全运行带来显著影响，必须有先进的储能技术作支撑。

双向储能变流器（Power Conversion System，简称PCS）是实现直流储能电池与交流电网之间的双向能量传递，将储能电池接入电力系统的关键设备。双向变流器的效率决定了储能的利用率，也极大地影响了未来储能技术的发展和应用规模。

目前比较成熟的大规模储能电池有钠硫电池和液流电池等，这类电池的特点在于其容量大、输出电压较低以及充放电电流较大，通常为满足其充放电特性曲线，一般均采用buck/boost双向DC/DC变换器+三相全桥+工频变压器的电路方案，这种方案中为提高变换器的效率必须降低开关频率，同时为满足并网性能指标又必须增大滤波环节，最终导致了成本和体积的增加。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种双向储能变流器，其适用于低压大电流充放电场合，可大大提高变流器的效率，同时减小变流器的体积，提高功率密度，并且易于实现模块化。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种双向储能变流器，包括一个三相级联型多电平逆变器和数个隔离型双向DC/DC变换器，所述隔离型双向DC/DC变换器的数目与三相级联型多电平逆变器中H桥的数目相同，且DC/DC变换器与H桥一一对应连接，具体的连接关系是：每个隔离型双向DC/DC变换器的直流输入端均连接蓄电池，而直流输出端连接与其对应的H桥的直流输入端，所述三相级联型多电平逆变器的交流输出端接入电网。

上述各隔离型双向DC/DC变换器均为两半桥结构，且低压侧连接有一电感。

上述电网采用三相三线制或三相四线制。

采用上述方案后，本实用新型的前级采用隔离型双向DC/DC变换器，使用高频隔离变压器替代工频变压器，大大减小了整体体积；所述变流器的后级采用级联型多电平逆变器，通过载波移相提高了逆变器的等效开关频率，从而减少开关损耗，提高逆变器效率。本实用新型适用于液流电池、钠硫电池等低压大电流充放电场合，电路效率高，体积小，易于实现模块化，具有较高的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型中星形连接的三相级联型多电平逆变器的电路拓扑图；

图2是本实用新型中隔离型双向DC/DC变换器的电路拓扑图；

图3是本实用新型的电路拓扑图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图3所示，本实用新型提供一种双向储能变流器，包括一个三相级联型多电平逆变器和数个隔离型双向DC/DC变换器，所述隔离型双向DC/DC变换器的数目与三相级联型多电平逆变器中H桥的数目相同，且DC/DC变换器与H桥一一对应连接，具体的连接关系是：每个隔离型双向DC/DC变换器的直流输入端均连接蓄电池，所有隔离型双向DC/DC变换器的直流输入端构成并联关系，而隔离型双向DC/DC变换器的直流输出端连接与其对应的H桥的直流输入端，所述三相级联型多电平逆变器的交流输出端接入电网，可以是三相三线制，也可以是三相四线制，级联数取决于电网电压的大小。

在本实用新型中，隔离型双向DC/DC变换器用于对蓄电池充放电控制，共用直流输入，但直流输出是相互隔离的，且采用载波移相PWM控制，从而提高了等效开关频率，减小直流充放电电流纹波。

所述三相级联型多电平逆变器为星形连接，每相由多个H桥级联组成，该三相级联型多电平逆变器用于对并网电流及并网功率进行控制，同时还要实现对直流侧电容电压平衡控制。

本实用新型由隔离型双向DC/DC变换器和三相级联型多电平逆变器两级变换器组成，它通过两级变换器的协调控制实现对蓄电池的充放电控制以及并网电流控制，本实用新型的工作原理如下：

蓄电池的充放电控制由多个隔离型双向DC/DC变换器并联组成，以指令充放电电流为控制目标，以实际充放电电流为反馈对象，通过PI控制生成调节量同载波进行比较，产生PWM信号送到各个开关，可以通过载波移相实现倍频控制，提高等效开关频率，减小直流充放电电流纹波，直流均流控制可以通过下垂控制实现自动均流。