[實用新型]基于IEGT的儲能系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320446689.1
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN203368042U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董旭柱;王科;陳浩敏;習(xí)偉;陳波;黃邵遠;雷金勇
• 申請（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)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(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)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(tǒng)。

背景技術(shù)

儲能系統(tǒng)由電池、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（Power?Conversion?System，PCS）、電池管理系統(tǒng)（Battery?Management?System，BMS）和監(jiān)控系統(tǒng)組成。能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是儲能系統(tǒng)并網(wǎng)的核心，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)間能量雙向流動，其直接影響著儲能系統(tǒng)作用的發(fā)揮。PCS可采取的主回路結(jié)構(gòu)主要有DC/AC單級式結(jié)構(gòu)、DC/DC+DC/AC雙級式結(jié)構(gòu)、H橋級聯(lián)多電平結(jié)構(gòu)等。

目前，國內(nèi)現(xiàn)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(cè)電壓范圍約為600~900V，交流側(cè)輸出電壓380V或315V（當(dāng)交流側(cè)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(qū)動功率、開關(guān)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(nèi)能生產(chǎn)的PCS單臺容量最大為500kW，難以進一步提高；（2）IGBT通態(tài)壓降較MOSFET有了顯著的降低，但仍然較大，較大的通態(tài)壓降會增大IGBT器件導(dǎo)通狀態(tài)下的損耗，從而使得現(xiàn)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(tǒng)運行經(jīng)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(dǎo)致現(xiàn)有的PCS單機容量和運行效率方面難以得到進一步提升。

實用新型內(nèi)容

本實用新型解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高單臺PCS容量、降低通態(tài)損耗進而提高PCS效率的基于IEGT的儲能系統(tǒng)。基于IEGT的PCS系統(tǒng)，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(jié)構(gòu)實現(xiàn)了低通態(tài)電壓，可以使得使大容量電力電子器件取得了飛躍性的發(fā)展。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

基于IEGT的儲能系統(tǒng)，包括電池和能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的主回路結(jié)構(gòu)是DC/AC單級式結(jié)構(gòu)，所述電池采用串并聯(lián)方式形成電池組，所述電池組與直流電容并聯(lián)并接入DC/AC變流器的直流側(cè)，DC/AC變流器的交流側(cè)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(wǎng)，所述DC/AC變流器的全部或部分開關(guān)器件采用增強柵晶體管器件。

進一步的，所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)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(gòu)建不同功率等級的儲能系統(tǒng)，本實用新型的基于IEGT的儲能系統(tǒng)，還可以采用如下結(jié)構(gòu)：包括電池和能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的主回路結(jié)構(gòu)是由多個上述的單級式DC/AC結(jié)構(gòu)并聯(lián)而成。所需的DC/AC單元并聯(lián)數(shù)量可根據(jù)系統(tǒng)所需容量及電池并聯(lián)要求進行設(shè)置。?

本實用新型的基于IEGT的儲能系統(tǒng)，其能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的主回路結(jié)構(gòu)還可以采用DC/DC+DC/AC雙級式結(jié)構(gòu)；所述電池采用串并聯(lián)方式形成電池組，所述電池組根據(jù)容量分為N組并分別連接在前級DC/DC模塊的各個DC/DC轉(zhuǎn)換器上，各電池組電壓經(jīng)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(cè)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(wǎng)，其中的雙級式拓撲結(jié)構(gòu)可采用以下三種方式實現(xiàn)：①DC/DC模塊的全部或部分開關(guān)器件采用增強柵晶體管器件，DC/AC模塊的開關(guān)器件采用絕緣柵雙極型晶體管器件。②DC/DC模塊的開關(guān)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(guān)器件采用增強柵晶體管器件。③DC/DC模塊的全部或部分開關(guān)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(guān)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(lián)而成，以適應(yīng)不同的容量需要。