[發(fā)明專利]一種用于新能源和儲能系統(tǒng)的熱插拔式變流系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310149965.2
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103227583A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆安心;孫純軍;錢康;宗柳;朱東升;牛濤;劉代剛;陳杰;顧明亮
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省電力設(shè)計院
• 主分類號: H02M7/66
• 分類號: H02M7/66
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

?技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱插拔式電池陣列變流系統(tǒng)，可用于儲能系統(tǒng)中電池陣列的并聯(lián)和熱插拔，也可用于其它DC/AC逆變系統(tǒng)（例如太陽能或風(fēng)能逆變系統(tǒng)）中電池陣列的并聯(lián)和熱插拔。

背景技術(shù)

由于一個多世紀(jì)的開采和使用，儲量有限的世界化石燃料資源日益減少，并會在不久的將來消耗殆盡。另一方面，化石燃料的大量使用，也使全球氣候變暖，環(huán)境受到嚴(yán)重污染。因此積極開發(fā)和利用新能源，改善能源結(jié)構(gòu)，完善環(huán)境保護，才能在新一輪工業(yè)革命中技術(shù)發(fā)展中占得先機，并且搶占經(jīng)濟增長的戰(zhàn)略制高點。

在新能源的諸多形式中，特別引人注目的是太陽能與風(fēng)能，因為它們資源豐富，取之不盡，用之不竭，而且在使用過程中對環(huán)境影響小。但是，太陽能和風(fēng)能也有著不利于使用的顯著特征，那就是間歇性、波動性和不可控性。為保證供電的連續(xù)性和均衡性，并減少太陽能和風(fēng)能接入電網(wǎng)時對電網(wǎng)的沖擊和影響，必須大力發(fā)展儲能技術(shù)，來實現(xiàn)平衡、調(diào)節(jié)、蓄電、削峰填谷等功能。

在儲能技術(shù)中，儲能電池是一個極其關(guān)鍵的部分，其主要作用是為儲能逆變器提供電能或接受儲能逆變器傳送的電能，從而快速有效的平抑分布式電源隨機電能的波動，提高電網(wǎng)對大規(guī)模太陽能、風(fēng)能的吸納能力。而且可以接受調(diào)度指令來削峰填谷及提供無功功率，以提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量和經(jīng)濟效益。在電網(wǎng)故障和停電時，還具備獨立組網(wǎng)供電的能力，以提高負(fù)載的供電安全性。

但在儲能技術(shù)的諸多應(yīng)用場合中，各種重要用電設(shè)備的出現(xiàn)對儲能電池提出了更高的要求，如可靠性、穩(wěn)定性和冗余性等方面的要求。這些場合包括當(dāng)電網(wǎng)故障和停電需要依靠儲能系統(tǒng)獨立組網(wǎng)時、儲能電池需要維護或故障檢修時等等，都要求儲能電池仍能對重要用電設(shè)備供電。另外在某些大功率和高可靠性場合，單靠增加電池陣列串并聯(lián)的數(shù)量不僅帶來了均流、均壓的問題，而且難以保證故障情況下的安全性。為此，將熱插拔技術(shù)和電力電源并聯(lián)技術(shù)運用到電池陣列變流系統(tǒng)，就能獲得上述問題的最佳解決方案。

現(xiàn)有關(guān)于熱插拔技術(shù)或電力電源并聯(lián)技術(shù)的研究成果中，文獻(xiàn)“電力線通信在逆變器無互聯(lián)線并聯(lián)中的應(yīng)用，段善旭，電力電子技術(shù)，2004年第1期”設(shè)計了一種電力線通訊的逆變器無互聯(lián)線并聯(lián)運行控制方案，即各并聯(lián)逆變器通過公共低壓交流輸出母線，以電力線載波通信的方式交換彼此的信息，從而實現(xiàn)負(fù)載的有功和無功的有效均分。但該方案適用于逆變器并聯(lián)，不能實現(xiàn)電池陣列的熱插拔。現(xiàn)有相關(guān)專利僅解決DC/DC模塊并聯(lián)均流問題，未給出實現(xiàn)電池陣列熱插拔的方案。

綜上所述，傳統(tǒng)的電池陣列串并聯(lián)方式存在均流、均壓的問題，而且串并聯(lián)方式難以應(yīng)用到不同形式的儲能單元之中，如蓄電池組、超級電容器組、飛輪電池等難以串并聯(lián)到同一儲能逆變器中工作。現(xiàn)有技術(shù)中的DC/DC并聯(lián)方案雖然能進行均流控制，但未能實現(xiàn)電池陣列的熱插拔。當(dāng)電池陣列中任一單元發(fā)生故障的情況下，DC/DC變流器乃至整個逆變系統(tǒng)的安全性都難以保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種熱插拔式電池陣列變流系統(tǒng)，能夠適配多種形式電池陣列，并使多個電池陣列并聯(lián)互為熱備用，在DC側(cè)電池陣列中某一單元故障或維護情況下整個逆變系統(tǒng)能夠帶電運行。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于新能源和儲能系統(tǒng)的熱插拔式變流系統(tǒng)，其特征是，包括直流電源、雙向DC/DC變流器、直流母線、雙向DC/AC功率變流器、并網(wǎng)開關(guān)；

其中雙向DC/DC變流器的兩端分別與直流電源、直流母線相連，雙向DC/AC功率變流器的一端與直流母線連接，另一端通過并網(wǎng)開關(guān)連接在電網(wǎng)上；

直流電源將儲存的能量通過雙向DC/DC變流器變換為與直流母線相同電壓的直流電能，輸送到直流母線上；直流母線上的電能再通過雙向DC/AC功率變流器逆變?yōu)榻涣麟娔埽斔偷诫娋W(wǎng)上；或電網(wǎng)上的電能通過雙向DC/AC功率變流器整流變?yōu)橹绷麟娔茌斔偷街绷髂妇€，再通過雙向DC/DC變流器給直流電源充電，將能量儲存在直流電源中。

所述雙向DC/DC變流器為一個或多個，所有的雙向DC/DC變流器通過并聯(lián)的形式連接到直流母線上。

雙向DC/DC變流器之間，以及雙向DC/DC變流器和雙向DC/AC功率變流器之間通過無互連線的直流載波的方式通信，實現(xiàn)雙向DC/DC變流器的均流和整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。

雙向DC/AC功率變流器逆變?yōu)榻涣麟娔艿妮敵鰹閱蜗嗷蛉嚯姟?/p>