[發明專利]基于IEGT的儲能系統

無效

• 申請號: 201310315847.4
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103401261A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王科;董旭柱;雷金勇;萬慶祝;郭曉斌
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

?

技術領域

本發明涉及電子技術領域，具體涉及一種基于增強柵晶體管（Injection?Enhanced?Gate?Transistor，IEGT）的儲能系統。

背景技術

儲能系統由電池、能量轉換系統（Power?Conversion?System，PCS）、電池管理系統（Battery?Management?System，BMS）和監控系統組成。能量轉換系統是儲能系統并網的核心，實現儲能系統和電網間能量雙向流動，其直接影響著儲能系統作用的發揮。PCS可采取的主回路結構主要有DC/AC單級式結構、DC/DC+DC/AC雙級式結構、H橋級聯多電平結構等。

目前，國內現有的大容量PCS全部采用絕緣柵雙極型晶體管器件（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，IGBT），直流側電壓范圍約為600~900V，交流側輸出電壓380V或315V（當交流側電壓輸出電壓為315V時，需采用升壓變壓器），單臺PCS最大容量為500kW。

雖然IGBT較MOSFET、晶閘管器件有了很大的進步，在驅動功率、開關速度等方面有了較大的改進，然而其缺點也相對明顯：（1）IGBT器件耐壓、耐流有限，目前普通IGBT最大耐壓可以到1200V/1700V水平，集電極工作電流可達1200A，由于受工作電壓、電流的限制，國內能生產的PCS單臺容量最大為500kW，難以進一步提高；（2）IGBT通態壓降較MOSFET有了顯著的降低，但仍然較大，較大的通態壓降會增大IGBT器件導通狀態下的損耗，從而使得現有的基于IGBT器件的PCS運行效率難以提高到滿意值，從目前已有的儲能系統運行經驗，單級式PCS效率理論最大值約為97%，雙級式PCS效率最大約為95%。由于IGBT具有的以上缺點，導致現有的PCS單機容量和運行效率方面難以得到進一步提升。

發明內容

本發明解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種提高單臺PCS容量、降低通態損耗進而提高PCS效率的基于IEGT的儲能系統?；贗EGT的PCS系統，可以克服基于IGBT?PCS的上述問題。IEGT是耐壓達4kV以上的電力電子器件，通過采取增強注入的結構實現了低通態電壓，可以使得使大容量電力電子器件取得了飛躍性的發展。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

基于IEGT的儲能系統，包括電池和能量轉換系統；所述能量轉換系統的主回路結構是DC/AC單級式結構，所述電池采用串并聯方式形成電池組，所述電池組與直流電容并聯并接入DC/AC變流器的直流側，DC/AC變流器的交流側依次與交流濾波器和隔離/升壓變壓器連接，隔離/升壓變壓器另一端連接交流電網，所述DC/AC變流器的全部或部分開關器件采用增強柵晶體管器件。

進一步的，所述能量轉換系統的DC/AC變流器為三相全橋變流器或二相全橋變流器。

進一步的，為了方便構建不同功率等級的儲能系統，本發明的基于IEGT的儲能系統，還可以采用如下結構：包括電池和能量轉換系統；所述能量轉換系統的主回路結構是由多個上述的單級式DC/AC結構并聯而成。所需的DC/AC單元并聯數量可根據系統所需容量及電池并聯要求進行設置。?

本發明的基于IEGT的儲能系統，其能量轉換系統的主回路結構還可以采用DC/DC+DC/AC雙級式結構；所述電池采用串并聯方式形成電池組，所述電池組根據容量分為N組并分別連接在前級DC/DC模塊的各個DC/DC轉換器上，各電池組電壓經前級DC/DC模塊變換后匯入直流母線并作為后級DC/AC模塊的輸入，DC/AC模塊的交流側依次與交流濾波器和隔離/升壓變壓器連接，隔離/升壓變壓器另一端連接交流電網，其中的雙級式拓撲結構可采用以下三種方式實現：①DC/DC模塊的全部或部分開關器件采用增強柵晶體管器件，DC/AC模塊的開關器件采用絕緣柵雙極型晶體管器件。②DC/DC模塊的開關器件采用絕緣柵雙極型晶體管器件，DC/AC模塊的全部或部分開關器件采用增強柵晶體管器件。③DC/DC模塊的全部或部分開關器件采用增強柵晶體管器件，且DC/AC模塊的全部或部分開關器件采用增強柵晶體管器件。

進一步的，所述DC/AC模塊由兩個或兩個以上的DC/AC變流器并聯而成，以適應不同的容量需要。