[實用新型]儲能功率模塊以及儲能系統

有效

• 申請號: 202123390672.2
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN216819454U
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 馮亞東;陳勇;陳永奎;桑煜;陳永
• 申請（專利權）人: 南京合智電力科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02;H02M3/155;H02M3/158;H02M7/797;H02M1/14
• 代理公司: 深圳市君之泉知識產權代理有限公司 44366
• 代理人: 黃燕霞

本申請提供了一種儲能功率模塊以及儲能系統。儲能功率模塊包括功率轉換電路和儲能單元，通過級聯的方式連接形成儲能系統。功率轉換電路包括橋式變流單元以及DC?DC單元，一側為級聯側，用于級聯以便與交流電網連接，另一側為直流側，與儲能單元連接，用于向儲能單元提供電能或者接收所述儲能單元釋放的電能。橋式變流單元中采用儲能電容以保證橋式變流單元對外輸出的級聯電壓相對穩定，減少交流電網所帶紋波。由DC?DC單元控制儲能單元充放電減少向所連接電池組充放電電流的紋波。減少充放電時的直流紋波，可以提高電池壽命。同時，所有開關器件均采用低電壓、低導通電阻的MOSFET器件，可以縮減所連接電池組串聯的規模，同時能降低儲能系統能量轉換的損耗。

技術領域

本發明涉及電力系統儲能領域，尤其涉及一種儲能功率模塊以及儲能系統。

背景技術

在現有的電力系統儲能系統中，大多采用多個串并回路組成的集中式電池組，串聯的電池組數量較多，因此，個別電池的缺陷可能會導致整個電池組故障，甚至使儲能系統燃燒爆炸，電池的壽命和安全性存在重大隱患。

目前有研究提出采用模塊化多電平功率模塊方案的儲能系統，通過多個模塊輸出電壓可控的疊加形成所需要的交流電壓波形，模塊化多電平儲能系統的功率模塊采用兩或三電平的大容量變流器實現交流電網對電池系統的充電或放電，目前的研究都是采用高電壓大電流的功率器件，例如IGBT功率器件，大功率功率器件存在成本高、導通電壓高的問題，功率模塊往往需要工作在高電壓(例如1～2kV)大電流(例如1～2kA)狀態才能保證合理的成本和損耗，這樣導致每個功率模塊的電池組規模依舊很大，電池壽命和安全性問題仍舊存在。同時，現有模塊化多電平儲能系統功率模塊對交流電網電流進行整流后直接對電池進行充放電，其充放電電壓或電流都帶有較大的紋波，對于電池的壽命影響較大。綜上所述，目前采用的模塊化多電平功率模塊的儲能方案，存在電池系統規模大、電池壽命短、不安全等問題。

實用新型內容

基于上述現狀，本申請的主要目的在于提供一種儲能功率模塊以及儲能系統，可以縮減電池組的規模，提高儲能系統的安全性，同時保證電池組的壽命不受影響。

為實現上述目的，本申請實施例采用的技術方案如下：

一種儲能功率模塊，用于以級聯的方式連接以形成儲能系統，所述儲能功率模塊包括功率轉換電路和儲能單元，所述功能轉換電路的一側為級聯側，用于級聯以便與交流電網連接，另一側為儲能側，與所述儲能單元連接，用于向所述儲能單元提供電能或者接收所述儲能單元釋放的電能；所述功率轉換電路包括橋式變流單元以及DC-DC單元，其中：

所述橋式變流單元包括主要由多個MOS管形成的橋式變流器以及與所述橋式變流器的第二側連接的儲能電容，所述橋式變流器的第一側為所述級聯側，所述橋式變流器的第二側為直流側；

所述DC-DC單元包括主要由多個MOS管以及第一電感形成的半橋變換器，所述DC-DC單元具有第一直流側和第二直流側，所述第一直流側與所述橋式變流單元的直流側連接，所述第二直流側與所述儲能單元的正極、負極連接。

可選地，所述橋式變流器為單相全橋變換器，包括4個MOS管，分別為第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，其中：

所述第一MOS管的源極與所述第三MOS管漏極連接后，引出所述橋式變流器的第一端；

所述第二MOS管的源極與所述第四MOS管漏極連接后，引出所述橋式變流器的第二端，所述橋式變流器的第一端以及第二端形成所述橋式變流器的第一側；

所述第一MOS管的漏極、第二MOS管的漏極與所述儲能電容的正極連接后，引出所述橋式變流器的第三端；

所述第三MOS管的源極、第四MOS管的源極與所述儲能電容的負極連接后，引出所述橋式變流器的第四端，所述橋式變流器的第三端與第四端形成所述橋式變流器的第二側。