[发明专利]用于能量系统的功率转换器

说明书

包括了用于在能量系统中使用的功率转换器。例如，能量系统可包括配置成提供低压直流功率的输入功率源。能量系统可包括功率转换器，功率转换器配置成使由输入功率源提供的低压直流功率转换成适合于提供给交流功率系统的中压多相交流输出功率。功率转换器可包括多个转换模块。各转换模块包括多个桥式电路。各桥式电路包括串联耦合的多个碳化硅开关装置。各转换模块配置成在能量系统的线路总线上提供中压多相交流输出功率的单相。

技术领域

本主题大体上涉及可再生能源，并且更特别地涉及用于能量系统的功率转换器拓扑结构。

背景技术

能量系统(诸如，能量存储系统和/或太阳能发电系统)已越来越多地作为独立式能量存储系统的部分或作为可再生能量发电场(例如，风力发电场或太阳能发电场)的部分而用于将功率输送到公用电网。例如，能量存储系统可包括可经由适合的功率转换器来耦合到AC功率系统(例如，电网)的一个或多个电池组或其它能量存储装置。能量存储系统具有针对特定的电网服务而既输送能量又储备能量的能力。

典型的能量系统(例如，能量存储系统、太阳能发电系统等)包括具有中压初级绕组(例如，6KVAC、12 KVAC等)和低压次级绕组(例如，575VAC、690VAC等)的双绕组式变压器，以使能量系统耦合到电网。如本文中所使用的那样，用语“低压”可指代小于或等于1.5 kV的电压，并且，用语“中压”可指代大于1.5 kV并且小于100 kV的电压。例如，图1描绘了具有这样的双绕组式变压器252的示例性能量存储系统250。如显示的那样，变压器252的中压初级绕组254可耦合到中压AC功率系统。线路总线256可将AC功率提供给功率转换器262并且从功率转换器262提供AC功率，功率转换器262可直接地或经由一个或多个断路器、熔断器、开关等(例如，断路器260)来耦合到变压器252的低压次级绕组264。在系统250中，电池组258的输出功率和功率转换器262的输出功率可用于取决于功率流至或流自AC功率系统的方向而对电池组258进行充电或放电。可在相同或类似的电压下操作功率转换器262的输出功率和电池组258的输出功率。例如，可在低电压电平下操作功率转换器262的输出功率和电池组258的输出功率二者。

这样的变压器可用于使由功率转换器经由线路总线来提供的低压提高到适合于输出到AC功率系统的中压。然而，变压器可为昂贵的，并且可对能量系统的总体尺寸造成相当大的影响。

发明内容

本公开的实施例的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而认识到，或可通过实践实施例而认识到。

本公开的一个示例性实施例涉及一种能量系统。能量系统包括配置成提供低压直流功率的输入功率源。能量系统进一步包括功率转换器，功率转换器配置成使由输入功率源提供的低压直流功率转换成适合于提供给交流功率系统的中压多相交流输出功率。功率转换器包括多个转换模块。各转换模块包括多个桥式电路。各桥式电路包括串联耦合的多个碳化硅开关装置。

本公开的另一示例性方面涉及一种用于在能量系统中使用的功率转换器。能量系统包括配置成提供低压直流功率的输入功率源。功率转换器包括多个转换模块。各转换模块包括多个桥式电路。各桥式电路包括串联耦合的多个碳化硅开关装置。功率转换器配置成使由输入功率源提供的低压直流功率转换成适合于提供给交流功率系统的中压多相交流输出功率。各转换模块配置成在能量系统的线路总线上提供中压多相交流输出功率的单相。

本公开的又一示例性方面涉及一种包括多个转换模块的功率转换系统。各转换模块包括多个桥式电路和耦合到桥式电路中的至少两个的隔离变压器。各桥式电路包括串联耦合的多个开关装置。功率转换器配置成使由与能量存储系统相关联的一个或多个能量存储装置提供的低压直流功率转换成适合于提供给交流功率系统的中压多相交流输出功率。各转换模块配置成在与功率转换系统相关联的线路总线上提供中压多相交流输出功率的单相。

可对本公开的这些示例性方面作出变型和修改。