[实用新型]一种具有双向三电平的混合储能系统

说明书

本实用新型公开了一种具有双向三电平的混合储能系统，包括三电平转换电路和混合储能装置，混合储能装置包括超级电容、蓄电池控制电路和蓄电池；三电平转换电路一侧并联直流侧，另一侧依次并联超级电容单元、蓄电池控制电路和蓄电池单元；三电平转换电路用于将直流侧的输入电平转换为三电平输入混合储能装置，或将混合储能装置的输出电平转换为三电平由直流侧输出；蓄电池控制电路，用于控制蓄电池单元的充放电。两个储能器件共用一个三电平转换器，减小整个混合储能系统的体积和成本，还可以根据电流的需求选择不同的工作电压水平，可实现对超级电容和蓄电池的充放电独立控制，且两者不互相影响，此电路还可利用三电平特性平衡中性点电压。

技术领域

本实用新型属于微电网技术领域，涉及一种具有双向三电平的混合储能系统。

背景技术

为了提高直流微网系统的暂态和稳态性能，在直流微网中引入混合储能装置，即将两种具有互补特性的储能器件结合，目前混合储能使用最多的器件是蓄电池和超级电容。

传统的混合储能装置中每种储能器件都要单独连接一个转换器，这种结构会大大增加混合储能的体积和成本，同时导致控制策略复杂；由于储能器件在荷电状态较低时，直流母线电压与其端电压之间的压差很大，需要大电感来减小储能器件充放电电流的波动，这也会增加混合储能的体积。

目前，有针对电动汽车提出了一种新的蓄电池超级电容混合储能电路结构。这种结构减少了功率半导体数量，但其只有两个电压等级，超级电容不能有效抑制高频直流电压波动，将会导致直流母线电压调节恶化，所以，这种电路结构不适合在微电网中应用；还有人提出另外一种新的混合储能系统构型，可以部分缓解超级电容上的高电压和高频波纹，但是，电池和超级电容不能独立控制，因为直流微电网需要独立的调节和不同储能器件之间的适当协调，所以这种电路结构也不能满足微电网需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中混合储能装置体积大、成本高且只有两个电压等级的缺点，提供一种具有双向三电平的混合储能系统。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种具有双向三电平的混合储能系统，包括三电平转换电路和混合储能装置，混合储能装置包括超级电容单元、蓄电池控制电路和蓄电池单元；三电平转换电路一侧并联直流侧，另一侧依次并联超级电容单元、蓄电池控制电路和蓄电池单元；

三电平转换电路用于将直流侧的输入电平转换为三电平输入混合储能装置，或将混合储能装置的输出电平转换为三电平由直流侧输出；

蓄电池控制电路，用于控制蓄电池单元的充放电。

本实用新型进一步的改进在于：

所述三电平转换电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一储能电容和第二储能电容；第一储能电容一端连接第二储能电容一端，另一端连接直流侧正极母线和第一开关管的集电极；第二储能电容另一端连接直流侧负极母线；第一开关管的发射极连接第二开关管的集电极，第一开关管和第二开关管的连接线连接超级电容单元的正极端，第二开关管的发射极连接第三开关管的集电极，第三开关管的发射极连接第四开关管的集电极和超级电容单元的负极端，第四开关管的发射极连接第二储能电容连接直流侧负极母线的一端，第一储能电容和第二储能电容的连接线上设置中性点N，中性点N与第二开关管和第三开关管的连接线连接。

所述电平转换电路还包括滤波电感，第一开关管和第二开关管的连接线通过滤波电感连接超级电容单元的正极端。

所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均为IGBT开关管。

所述蓄电池控制电路包括第一开关管和第二开关管；第一开关管的集电极连接超级电容单元的正极端，发射极连接第二开关管的集电极，第二开关管的发射极连接超级电容单元的负极端和蓄电池单元的负极端，第一开关管和第二开关管的连接线连接蓄电池单元的正极端。