[发明专利]一种变压器一体化多电平电池储能功率变流装置

说明书

本发明属于电气自动化设备领域，尤其涉及一种变压器一体化多电平电池储能功率变流装置。包括一台三绕组变压器、六台单相电压源逆变桥、一台六相交流电抗器、六台滤波电容器、两台三相取能变压器、两台三相整流桥和两台直流滤波电抗器。本装置中逆变桥输出的相电压为三电平，但省去了NPC三电平逆变器的钳位二极管，因此整体成本更低，变换效率更高。其中的六相交流电抗器可以更好的实现两台三点电压源逆变桥交流侧电流的均衡，也可以采用两台三相交流电抗器实现。三绕组变压器的原边和副边可以采用三角接或星型接线，三绕组变压器的副边也可以增加绕组数以便接入更多的逆变器及滤波电路，以实现装置容量的扩大。

技术领域

本发明属于电气自动化设备领域，尤其涉及一种变压器一体化多电平电池储能功率变流装置。

背景技术

对于直流电压高达1500V的电池储能装置，由于功率器件开关频率高达5kHz左右，一般需要采用1200V IGBT器件及中点电压钳位(NPC)三电平逆变器来实现。对于大容量(1MW以上)电池储能装置，由于需要接入10kV以上的电网，电池储能功率变换装置一半通过变压器升压接入电网。NPC三电平逆变器由于采用钳位二极管或钳位IGBT支路实现三电平的相电压输出，使得逆变器成本和损耗有增加。当采用变压器升压接入电网时，可以利用变压器绕组的接线方式来实现逆变器的三电平相电压输出。因此寻找一种成本更低、效率更高的变压器一体化多电平电池储能功率变流装置具有重要经济意义。

发明内容

本发明的目的是提出变压器一体化多电平电池储能功率变流装置，以克服现有技术之不足，降低功率变流装置的成本并提高功率变换效率。

本发明提出的变压器一体化多电平电池储能功率变流装置，包括一台三绕组变压器T、第一单相电压源逆变桥、第二单相电压源逆变桥、第三单相电压源逆变桥、第四单相电压源逆变桥、第五单相电压源逆变桥、第六单相电压源逆变桥、一台六相交流电抗器L1、第一滤波电容器CA1、第二滤波电容器CB1、第三滤波电容器CC1、第四滤波电容器CA2、第五滤波电容器CB2、第六滤波电容器CC2、第一三相取能变压器T1、第二三相取能变压器T2、第一三相整流桥B1、第二三相整流桥B2、第一直流滤波电抗器L2和第二直流滤波电抗器L3；

所述的第一单相电压源逆变桥、第二单相电压源逆变桥和第三单相电压源逆变桥的直流正端并联在一起，第一单相电压源逆变桥的直流正端接到变压器一体化多电平电池储能功率变流装置的直流正输出端，第一单相电压源逆变桥、第二单相电压源逆变桥和第三单相电压源逆变桥的直流负端分别并联在一起，第三单相电压源逆变桥的直流负端接到第四单相电压源逆变桥的直流正端；第四单相电压源逆变桥、第五单相电压源逆变桥和第六单相电压源逆变桥的直流负端并联在一起，第六单相电压源逆变桥的直流负端接到变压器一体化多电平电池储能功率变流装置的直流负输出端；

所述的第一单相电压源逆变桥、第二单相电压源逆变桥和第三单相电压源逆变桥的第一交流输出端分别接到六相交流电抗器L1的输入侧的第一组三相交流端，第四单相电压源逆变桥、第五单相电压源逆变桥和第六单相电压源逆变桥的第一交流输出端分别接到六相交流电抗器L1的输入侧的第二组三相交流端，六相交流电抗器L1的输出侧的第一组三相交流端分别接到第一滤波电容器CA1、第二滤波电容器CB1和第三滤波电容器CC1的一端，六相交流电抗器L1的输出侧的第二组三相交流端分别接到第四滤波电容器CA2、第五滤波电容器CB2和第六滤波电容器CC2的一端；