[实用新型]储能功率模块以及储能系统

说明书

本申请提供了一种储能功率模块以及储能系统。储能功率模块包括功率转换电路和储能单元，通过级联的方式连接形成储能系统。功率转换电路包括桥式变流单元以及DC‑DC单元，一侧为级联侧，用于级联以便与交流电网连接，另一侧为直流侧，与储能单元连接，用于向储能单元提供电能或者接收所述储能单元释放的电能。桥式变流单元中采用储能电容以保证桥式变流单元对外输出的级联电压相对稳定，减少交流电网所带纹波。由DC‑DC单元控制储能单元充放电减少向所连接电池组充放电电流的纹波。减少充放电时的直流纹波，可以提高电池寿命。同时，所有开关器件均采用低电压、低导通电阻的MOSFET器件，可以缩减所连接电池组串联的规模，同时能降低储能系统能量转换的损耗。

技术领域

本发明涉及电力系统储能领域，尤其涉及一种储能功率模块以及储能系统。

背景技术

在现有的电力系统储能系统中，大多采用多个串并回路组成的集中式电池组，串联的电池组数量较多，因此，个别电池的缺陷可能会导致整个电池组故障，甚至使储能系统燃烧爆炸，电池的寿命和安全性存在重大隐患。

目前有研究提出采用模块化多电平功率模块方案的储能系统，通过多个模块输出电压可控的叠加形成所需要的交流电压波形，模块化多电平储能系统的功率模块采用两或三电平的大容量变流器实现交流电网对电池系统的充电或放电，目前的研究都是采用高电压大电流的功率器件，例如IGBT功率器件，大功率功率器件存在成本高、导通电压高的问题，功率模块往往需要工作在高电压(例如1～2kV)大电流(例如1～2kA)状态才能保证合理的成本和损耗，这样导致每个功率模块的电池组规模依旧很大，电池寿命和安全性问题仍旧存在。同时，现有模块化多电平储能系统功率模块对交流电网电流进行整流后直接对电池进行充放电，其充放电电压或电流都带有较大的纹波，对于电池的寿命影响较大。综上所述，目前采用的模块化多电平功率模块的储能方案，存在电池系统规模大、电池寿命短、不安全等问题。

实用新型内容

基于上述现状，本申请的主要目的在于提供一种储能功率模块以及储能系统，可以缩减电池组的规模，提高储能系统的安全性，同时保证电池组的寿命不受影响。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一种储能功率模块，用于以级联的方式连接以形成储能系统，所述储能功率模块包括功率转换电路和储能单元，所述功能转换电路的一侧为级联侧，用于级联以便与交流电网连接，另一侧为储能侧，与所述储能单元连接，用于向所述储能单元提供电能或者接收所述储能单元释放的电能；所述功率转换电路包括桥式变流单元以及DC-DC单元，其中：

所述桥式变流单元包括主要由多个MOS管形成的桥式变流器以及与所述桥式变流器的第二侧连接的储能电容，所述桥式变流器的第一侧为所述级联侧，所述桥式变流器的第二侧为直流侧；

所述DC-DC单元包括主要由多个MOS管以及第一电感形成的半桥变换器，所述DC-DC单元具有第一直流侧和第二直流侧，所述第一直流侧与所述桥式变流单元的直流侧连接，所述第二直流侧与所述储能单元的正极、负极连接。

可选地，所述桥式变流器为单相全桥变换器，包括4个MOS管，分别为第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，其中：

所述第一MOS管的源极与所述第三MOS管漏极连接后，引出所述桥式变流器的第一端；

所述第二MOS管的源极与所述第四MOS管漏极连接后，引出所述桥式变流器的第二端，所述桥式变流器的第一端以及第二端形成所述桥式变流器的第一侧；

所述第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极与所述储能电容的正极连接后，引出所述桥式变流器的第三端；

所述第三MOS管的源极、第四MOS管的源极与所述储能电容的负极连接后，引出所述桥式变流器的第四端，所述桥式变流器的第三端与第四端形成所述桥式变流器的第二侧。