[實用新型]大功率儲能變流器及其主電路

有效

• 申請號: 201320372744.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN203398798U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 李正力;陳世鋒;萬里強;馬駿;喬海強;孔德原
• 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: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02M7/81;H02M1/12;H02M1/14;H02M1/44
• 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大功率儲能變流器及其主電路。

背景技術

電源結構和用電特征的變化，使電力系統對儲能技術的需求加大，可再生能源發電的分布式發電技術已成為我國能源領域的發展重點，但風能和太陽能等可再生能源發電具有不穩定和不連續的特點，屬于不穩定能源，受自然條件、控制系統的影響很大，特別是存在高峰負荷時期新能源電場可能出力很小，而非高峰負荷時期新能源電場可能出力很大的問題。電力系統對用戶的電能供應必須時刻處于平衡狀態下，用戶需要多少電力，電廠和電網就得供給多少電力，既不能多，也不能少，一旦這平衡遭到破壞，輕則電能質量惡化，造成頻率和電壓不穩，重則引發大規模停電事故。

為了平衡發電和用電之間的偏差就需要平衡功率，儲能系統則可以通過在負荷非高峰時期儲存能量，而在負荷高峰時期釋放能量，使新能源電場系統運行得更加高效經濟，大規模分布式儲能技術則可以很好的解決風能、太陽能發電功率波動引發的相關問題。作為負荷平衡裝置和備用電源，儲能系統也是智能電網和分布式能源系統必需的關鍵技術，用于解決其故障率高、系統容量小、負荷波動大等問題。可以說，儲能技術是新能源產業革命的核心，沒有儲能技術的發展，就不可能有可再生能源的大規模應用和發展。

大功率儲能變流器是儲能系統的重要組成部分，主要由開關設備、三相高頻IGBT換流器、工頻變壓器（通過變壓器升壓，直流側有較寬的直流電壓范圍，有利于電池成組，并通過改變變壓器的變比可適應多種電壓等級的電網應用)、控制單元等構成。在儲能工作狀態下，儲能變流器接收站級監控指令控制設備對儲能介質充電；在放電工作狀態下，儲能變流器接收站級監控指令控制設備通過儲能介質向電網放電，以實現削峰填谷的功能，同時也可用作局域網的后備應急電源，并網時通過儲能變流器對儲能介質充電儲存能量，離網后儲能介質通過儲能變流器對局域網絡放電提供電源支撐。

大功率儲能變流器主要針對于應用在MW級及以上的儲能系統上，MW級及以上的儲能系統通常采用分布式并網設計方案，以1MW×nh為基本單元，每個單元內部由兩套500kW儲能變流器及連接的儲能介質及其管理系統構成，其中每臺500kW儲能變流器通過隔離變壓器接入0.4kV或10kV交流電網，儲能變流器直流側連接儲能介質根據工程需要配置，可構成不同容量的1WM×nh級儲能系統。

現有的儲能變流器技術中，較多采用光伏逆變器改制而成，存在以下問題：1）光伏逆變器是單向能量變換裝置，僅能夠實現從光伏（直流源）到電網的能量單向流動；2）逆變器和變流器的控制模式差異較大；3）在運行充電模式時，因光伏逆變器直流側缺少濾波電路，可能會因直流紋波較大導致儲能介質的使用壽命大幅下降。還有部分設計采用的是兩級變換的主電路拓撲結構，采用兩級變換時，如果單機做到大功率或超大功率時就存在制造成本大幅上升和控制保護更加復雜的問題，可靠性低。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種大功率儲能變流器及其主電路，用以解決現有大功率儲能變流器采用兩級變換的制造成本高、控制復雜、可靠性低的問題。

為實現上述目的，本實用新型的方案是：一種大功率儲能變流器主電路，包括一個雙向AC/DC變流模塊，該雙向AC/DC變流模塊由至少兩個三相全橋IGBT功率變換單元并聯組成，所述雙向AC/DC變流模塊的交流側用于連接電網，直流側用于連接儲能介質。

各所述三相全橋IGBT功率變換單元的交流側均連接有LCL濾波器，并聯后的直流輸出側連接一個CL濾波器，各所述LCL濾波器共用一組電感和一組電容。

所述雙向AC/DC變流模塊的交流側還設有交流EMI濾波器，直流側設有直流EMI濾波器。

所述三相全橋IGBT功率變換單元的直流側還連接有直流母線電容。

本實用新型還提供一種大功率儲能變流器，包括儲能變流器主電路和儲能控制器，所述儲能控制器設有用于控制IGBT閥的光纖觸發及檢測端口、用于連接儲能介質管理系統的通訊端口和用于連接站級監控的通訊端口，所述儲能變流器主電路包括一個雙向AC/DC變流模塊，該雙向AC/DC變流模塊由兩個三相全橋IGBT功率變換單元并聯組成，所述雙向AC/DC變流模塊的交流側用于連接電網，直流側用于連接儲能介質，所述光線觸發與檢測端口與所述雙向AC/DC模塊連接。

各所述三相全橋IGBT功率變換單元的交流側均連接有LCL濾波器，并聯后的直流輸出側連接一個CL濾波器，各所述LCL濾波器共用一組電感和一組電容。

所述雙向AC/DC變流模塊的交流側還設有交流EMI濾波器，直流側設有直流EMI濾波器。