[實用新型]一種適用于混合儲能系統的單相電路拓撲

有效

• 申請號: 201721014848.5
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN207150267U
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 張穎;呂宏開;王瑞;王楠;張楠;宋維;尚雅麗;鄭建春;李笑冬;石培釗
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/34
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本實用新型屬于電子技術領域，尤其是一種適用于混合儲能系統的單相電路拓撲。

背景技術

儲能技術是智能電網、可再生能源接入、分布式發電、微網系統及電動汽車發展必不可少的支撐技術之一，不但可以有效地實現需求側管理、消除峰谷差、平滑負荷，而且可以提高電力設備運行效率、降低供電成本。儲能系統一般有兩大部分組成：一是由儲能元件組成的儲能裝置；二是由電力電子器件組成的儲能功率轉換系統(PCS)。儲能元件分為功率型與能量型儲能元件兩類；PCS主要實現充放電控制、功率調節和控制等功能。目前的儲能系統大多為單一類型的儲能元件，而在新能源發電以及電動汽車領域，新能源以及負載的功率波動很大，僅僅使用單一的儲能元件并不能較好的平抑系統功率波動。

而蓄電池和超級電容器作為能量型與功率型儲能元件的代表，兩者在技術性能上有很強的互補性。蓄電池的能量密度大，但功率密度小，充放電效率低，循環壽命短，對充放電過程敏感，大功率充放電和頻繁充放電的適應性不強。而超級電容器則相反，其功率密度大，充放電效率高，循環壽命長，非常適應于大功率充放電和循環充放電的場合，但能量密度與蓄電池相比偏低，還不適宜于大規模的電力儲能。如果將超級電容器與蓄電池混合使用，使蓄電池能量密度大和超級電容器功率密度大、循環壽命長等特點相結合，無疑會大大提高儲能系統的性能。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種適用于混合儲能系統，如用于蓄電池與超級電容器混合儲能的單相電路拓撲。

本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種適用于混合儲能系統的單相逆變電路拓撲包括：蓄電池與超級電容兩種儲能元件，雙向DC/DC變換單元，級聯H橋單元、濾波電感、變壓器、負載、電網和斷路器，其中，

所述兩種儲能元件為鉛酸蓄電池或鋰離子電池等能量型儲能元件以及超級電容器功率型儲能元件，儲能元件可通過串并聯達到電壓與容量的要求；

所述雙向DC/DC變換單元為雙向BUCK-BOOST電路，DC/DC電路組成包括兩個IGBT開關管以及直流電感(L₁₁)，雙向DC/DC電路單獨控制儲能元件的充放電，保證儲能單元穩定可靠輸出，直流母線耦合電容(C₁₂)起到緩沖DC/DC環節與H橋單元之間能量作用，在此采用對應耐壓值的電解電容；

所述級聯H橋單元由4個全控型器件以及1個吸收電容組成，4個全控型器件采用IGBT；所述濾波電感L_r與變壓器T₁，根據電流紋波要求，輸出功率及工作頻率等已知參數來設計計算電感的磁芯尺寸及繞組參數，變壓器T₁的設計主要根據輸入輸出電壓及其變化范圍、電流，功率與工作頻率等參數設計變壓器磁芯，匝數，初、次級線圈截面積；

所述并網斷路器，可實現系統并網與孤島模式的切換，并網斷路器根據電網電壓等級和負載功率水平進行設計。當斷路器閉合時，電網與逆變器同時給負載供電，而當電網故障或要求系統工作于孤島狀態時，斷路器斷開，只由混合儲能系統為負載供電。

而且，為平抑蓄電池單元的功率波動，在所述蓄電池兩端并聯電容C₁₁。

而且，所述級聯H橋單元由4個全控型器件采用IGBT，組成左右兩個橋臂，兩橋臂中點作為H橋的輸出，吸收電容與單橋臂并聯，吸收電容C₁₃與橋臂并聯，并盡量靠近開關管，吸收開關尖峰電壓，避免IGBT管的損壞。

本實用新型的優點是：

本實用新型提供的電池組電池信息檢測電路，使用檢測電池本身對工作芯片進行供電，通過高精度的差模放大器芯片，可以獲取電池組中各電池準確的單體電壓與工作電流，并提供給控制芯片。電路無須外部供電，檢測獲取的電池信息精確度高。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護范圍。

圖1為本實用新型提供的蓄電池與超級電容器混合儲能系統電路結構示意圖。如圖1所示，一種適用于混合儲能系統的單相逆變電路拓撲包括：蓄電池與超級電容兩種儲能元件，雙向DC/DC變換單元，級聯H橋單元、濾波電感、變壓器、負載、電網和斷路器。