[發(fā)明專利]一種基于MMC模塊化多電平逆變器的無變壓器電池儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010234081.3
• 申請日: 2010-07-22
• 公開（公告）號: CN102013691A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏西平;李太峰;楊洋;趙淑玉;張坤;張躍平;胡濤;王振
• 申請（專利權(quán)）人: 榮信電力電子股份有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于MMC(Modular?Multilevel?Converter)模塊化多電平逆變器的無變壓器電池儲能拓?fù)淇捎糜诟邏弘娏ο到y(tǒng)領(lǐng)域，使電網(wǎng)供給負(fù)載可靠，高質(zhì)量的電壓。

背景技術(shù)

目前，電網(wǎng)至少存在以下九種問題：斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾等。可再生能源例如光伏或風(fēng)能所產(chǎn)生的電能也極其的不穩(wěn)定，新能源并網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)模越大，電網(wǎng)就越不安全，根據(jù)國內(nèi)外風(fēng)光電站并網(wǎng)的實踐，借助儲能技術(shù)可以實現(xiàn)新能源發(fā)電功率的平衡輸出，使大規(guī)模風(fēng)電及太陽能電力方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。

目前電力儲能設(shè)備都是通過變壓器與電網(wǎng)相并聯(lián)的，采用變壓器，使設(shè)備投資大、占地多，成本高，生產(chǎn)周期長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于MMC模塊化多電平逆變器的無變壓器電池儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)洳⒙?lián)在電網(wǎng)上，可抑制電網(wǎng)的那些電力污染，可補償光伏或風(fēng)能發(fā)電的不穩(wěn)定性，給電網(wǎng)上的負(fù)載提供不間斷、干凈、穩(wěn)定、無頻率突變、高質(zhì)量的正弦波電壓。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于MMC模塊化多電平逆變器的無變壓器電池儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括三相，每相由多個半橋型功率模塊與電池儲能模塊構(gòu)成的子單元串聯(lián)在一起，經(jīng)緩沖電感接入電網(wǎng)。

所述的半橋型功率模塊由偶數(shù)n個功率單元串聯(lián)而成，分為上下兩組，每組的功率單元個數(shù)為n/2個，輸出相電壓電平階梯數(shù)為n/2+1，線電壓電平數(shù)為n+1；每相的輸出端為兩組單元的中點處，且輸出端與每組單元之間以耦合或非耦合電感連接。

所述的功率單元為半橋結(jié)構(gòu)，開關(guān)器件IGBT1和IGBT2相串聯(lián)，再并聯(lián)直流電容C，并且開關(guān)器件IGBT1和IGBT2分別反并聯(lián)二極管D1、D2；IGBT1與IGBT2的公共端，電容C與IGBT2的公共端作為每個單元的輸出端，與其他單元相連。

所述的電池儲能模塊由電池組E及開關(guān)S串聯(lián)后，與電容C并聯(lián)。所述的開關(guān)S還并聯(lián)電阻R′，當(dāng)開關(guān)S為高速可關(guān)斷器件，如IGBT時，還可省掉與其相并聯(lián)的電阻R′。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)輸入端無變壓器，進而使該種的電池儲能拓?fù)溲b置與同電壓、功率等級下的有變壓器的相比較，生產(chǎn)周期減小一半，體積減小一半，成本降低一半，占地面積減小一半，運輸方便，結(jié)構(gòu)簡單；

2)電池儲能具有能量效率高，可實現(xiàn)快速充放電，壽命長。

3)調(diào)制方法采用載波移相的方法，可以產(chǎn)生多階梯正弦波，以較小的開關(guān)頻率獲得很好的輸出電壓波形；

4)減小或提高容量等級比較簡單，只需減少或增多串聯(lián)的單元數(shù)目即可。

附圖說明

圖1是基于MMC模塊化多電平的無變壓器電池儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

圖2是基于MMC模塊化多電平的無變壓器電池儲能拓?fù)浠締卧Y(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

見圖1，一種基于MMC模塊化多電平逆變器的無變壓器電池儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括三相，每相由多個半橋型功率模塊與電池儲能模塊構(gòu)成的子單元串聯(lián)在一起，經(jīng)緩沖電感L接入電網(wǎng)。電感L還連接緩沖電阻R，緩沖電阻R與開關(guān)K2并聯(lián)后，與斷路器K1連接。

半橋型功率模塊由偶數(shù)n個功率單元串聯(lián)而成，分為上下兩組，每組的功率單元個數(shù)為n/2個，輸出相電壓電平階梯數(shù)為n/2+1，線電壓電平數(shù)為n+1；每相的輸出端為兩組單元的中點處，且輸出端與每組單元之間以耦合或非耦合電感L_A、L_B、L_C連接。

見圖2，功率單元為半橋結(jié)構(gòu)，開關(guān)器件IGBT1和IGBT2相串聯(lián)，再并聯(lián)直流電容C，并且開關(guān)器件IGBT1和IGBT2分別反并聯(lián)二極管D1、D2；IGBT1與IGBT2的公共端，電容C與IGBT2的公共端作為每個單元的輸出端，與其他單元相連。

電池儲能模塊由電池組E及開關(guān)S串聯(lián)后，與電容C并聯(lián)，開關(guān)S還并聯(lián)電阻R′。開關(guān)S控制電池吸收或釋放電能。當(dāng)開關(guān)S為高速可關(guān)斷器件，如IGBT時，還可省掉與其相并聯(lián)的電阻R′。