[實用新型]一種能量轉換系統

有效

• 申請號: 201320357757.7
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN203398858U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 于浩然;鄧彥彥;陳漫青;邸思忠;馬駿;高鵬;趙玲
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司;許繼電源有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02M7/487
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本實用新型涉及一種能量轉換系統。

背景技術

目前，國內外公司對變流器的研究主要集中在基于兩電平主電路拓撲的變流器。兩電平拓撲的變流器具有功率密度低，體積大，損耗高等缺點。而基于三電平拓撲的變流器開關紋波小，所以具有體積小，功率密度高，損耗低等特點。將二極管箝位三電平技術應用于變流器領域，國內外很多文獻都有涉及，國內外許多專家學者對此都進行了比較深入的研究，也提出了很多新的算法。但是，三電平變流器始終沒有從實驗室走向市場。隨著技術的不斷發展，三電平技術被越來越多的人所重視，同時也將其從中壓大功率領域，引入到400V的低壓小功率應用之中，各個國際知名功率器件廠家推出了大量適應于400V系統應用的集成二極管箝位三電平功率模塊，并有逐漸取代傳統兩電平變流器的趨勢，三電平模塊化技術在UPS以及光伏逆變器中已成功應用，但能量轉換系統（PCS）中的研究還處于起步階段。

目前，PCS中所使用的變流器基本采用兩電平拓撲，變流器結構為整機模式。其主要缺點為：（1）變流器體積大；（2）功率密度低；（3）開關損耗較高。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種能量轉換系統，用以解決現有能量轉換系統功率密度低、開關損耗高的問題。

為實現上述目的，本實用新型的方案是：一種能量轉換系統，包括至少一個變流模塊，各所述變流模塊的交流側用于連接電網，直流側連接正、負直流母線的一側，所述正、負直流母線的另一側連接DC/DC模塊的一側，所述DC/DC模塊的另一側用于連接電池組，所述變流模塊為三電平變流模塊。

該能量轉換系統還設有一個監控單元，各三電平變流模塊的通訊端口與所述監控單元通訊連接。

所述三電平變流模塊由三電平逆變橋組成。

所述DC/DC模塊由Buck/Boost電路組成。

所述三電平逆變橋為二極管箝位型結構的三電平逆變橋。

本實用新型達到的有益效果：本實用新型采用三電平技術，將能量轉換系統中的變流器采用三電平變流器代替，并采用模塊化結構，三電平模塊化結構具有功率密度高、開關損耗低、穩定性高的優點，采用本實用新型的三電平變流器提高了系統的性能。

附圖說明

圖1是本實用新型能量轉換系統的結構圖；

圖2是三電平變流器主電路拓撲圖；

圖3是三電平變流模塊后視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。

如圖1所示，本實用新型的能量轉換系統包括一組并聯的變流模塊，各變流模塊的交流側用于連接電網，直流側連接正、負直流母線，正、負直流母線連接DC/DC模塊的一側，DC/DC模塊的另一側用于連接電池組，各變流模塊均設有驅動控制電路，各驅動控制電路均與監控單元通訊連接，各變流模塊均為三電平變流模塊，DC/DC模塊由Buck/Boost電路組成。各三電平變流模塊通過RS485上傳各自信息至監控單元后，可實現集中監控顯示，各三電平模塊之間通訊線連接為并聯方式，通訊規約使用RS485協議，變流模塊直流側連接Buck/Boost電路，實現對電池組進行充放電。

如圖2，本實施例中，三電平變流模塊的主電路拓撲采用二極管箝位型結構，電路中每一相由4個功率器件串聯構成，對4個功率管按一定的開關邏輯進行驅動輸出所需要的電平數，合成相應的正弦波形。電容C7、C8為電路提供2個相同的直流電壓，以U相為例，D1、D2是兩個箝位二極管，當S1與S2同時開通，S3與S4同時關斷時，變流器輸出正電壓；當S2與S3同時開通，S1與S4同時關斷時，變流器輸出0電壓；當S3與S4同時開通，S1與S2同時關斷時，變流器輸出負電壓。按照一定邏輯控制S1～S4四個開關器件的通斷，就可以在輸出端合成三電平波形，在主電路中，箝位二極管的作用是：在中間兩個開關管導通時把電平箝為零電位，同時把每個功率器件承受的關斷電壓箝位在直流母線電壓的一半。

如圖3所示，1為RS485通訊接口，2為CAN通訊接口，3為負載采樣接口，4為撥碼開關，5為輔電接口，6為功率線纜進線接口，7為直流電壓輸出接口。

RS485通訊接口，用作就地監控通信，傳輸BMS信息和儲能變流模塊信息等非延時性數據，另一路用作備用；CAN通訊接口，用于接收BMS信息，實現對電池的保護性充放電，另一路用作備用；負載采樣端子，主要目的為了采集負載電流，確定負載電流中諧波/無功電流大小；撥碼開關，主要目的是在變流模塊并機后，使其明確所處的順序位置；輔電接口，主要目的為了給變流模塊內部額定工作電壓為AC220V的元器件提供；功率線纜進線接口，將變流模塊接入至電網；直流電壓輸出接口，便于后端連接Buck/Boost電路。