CN206077250U - 储能变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种储能变流器，其连接于电池模组与电网之间；所述储能变流器包括与所述电池模组相连的功率柜；当所述电池模组放电时，所述功率柜将所述电池模组输出的直流电压逆变为交流电压输入所述电网；当所述电池模组充电时，所述功率柜将所述电网输出的交流电转换为直流电压提供给所述电池模组；所述功率柜包括三相线路；所述每相线路上包括至少两个相互串联的功率单元；所述功率单元用于将直流电压逆变为交流电压或者将交流电压转换为直流电压。本实用新型提供的储能变流器无需接入升压变压器即可接入电网，进而可提高所述储能变流器的能量转换效率，且占地面积较小。

Description

储能变流器

【技术领域】

本实用新型涉及电气技术领域，尤其涉及一种储能变流器。

【背景技术】

储能变流器(Power Control System，PCS)用于控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。PCS控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。

目前的储能变流器输出的交流电压一般为315V、380V或者660V等，电压等级均在1kV以下，若需要将输出的交流电压接入到电压较高的电网，例如3.3kV、10kV或者35kV等，则必须要通过接入升压变压器来实现。然而，在接入升压变压器后会导致接入电流较大，电能损耗过大以及设备的占地面积增加等问题。

此外，现有的技术能量转换效率低，且单台设备的功率较小，若要增大功率只能靠多台设备的并联来实现。然而，多台设备并联使用时，在离网的情况下，因多个电压源输出、电压一致性较差很难支撑微电网的稳定运行，容易因负载的冲击导致微电网崩溃；在并网的情况下，因多台设备交流输出难以达到完全一致也会对大电网产生一定的冲击。

鉴于此，实有必要提供一种无需接入升压变压器可直接接入电网且能量转换效率高的储能变流器。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种储能变流器，该储能变流器无需接入升压变压器即可接入电网，进而可提高所述储能变流器的能量转换效率，且占地面积较小。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种储能变流器，其连接于电池模组与电网之间；所述储能变流器包括与所述电池模组相连的功率柜；当所述电池模组放电时，所述功率柜将所述电池模组输出的直流电压逆变为交流电压输入所述电网；当所述电池模组充电时，所述功率柜将所述电网输出的交流电转换为直流电压提供给所述电池模组；所述功率柜包括三相线路；所述每相线路上包括至少两个相互串联的功率单元；所述功率单元用于将直流电压逆变为交流电压或者将交流电压转换为直流电压。

在一个优选实施方式中，所述功率柜还包括三个霍尔传感器；所述三个霍尔传感器分别与所述功率单元串联于所述每相线路中以感测所在线路的电流状态。

在一个优选实施方式中，所述储能变流器还包括与所述功率柜相连控制单元；所述控制单元用于控制所述功率柜的相位，以使所述每相线路中串联的功率单元的相位相同，且不同相之间的相位与所述电网的相位一致。

在一个优选实施方式中，所述功率单元包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；所述第一三极管的集电极与所述电池模组的正极相连；所述第一三极管的发射极与所述第二三极管集电极相连；所述第二三极管的发射极与所述电池模组的负极相连；所述第三三极管的集电极与所述电池模组的正极相连；所述第三三极管的发射极与所述第四三极管集电极相连；所述第四三极管的发射极与所述电池模组的负极相连；所述第一二极管的正极与所述第一三极管的发射极相连；所述第一二极管的负极与所述第一三极管的集电极相连；所述第二二极管的正极与所述第二三极管的发射极相连；所述第二二极管的负极与所述第二三极管的集电极相连；所述第三二极管的正极与所述第三三极管的发射极相连；所述第三二极管的负极与所述第三三极管的集电极相连；所述第四二极管的正极与所述第四三极管的发射极相连；所述第四二极管的负极与所述第四三极管的集电极相连。

在一个优选实施方式中，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的集电极的连接处引出第一端子；所述第三三极管的发射极与所述第四三极管的集电极的连接处引出第二端子；将一个所述功率单元的第一端子与相邻的所述功率单元的第二端子相连即可实现两个所述功率单元的串联。

在一个优选实施方式中，所述每相线路包括六个相互串联的功率单元；当所述电池模组放电时，每个所述功率单元的所述第一端子与所述第二端子之间的电压为550V；所述功率柜输出3.3kV的交流电压。

本实用新型提供的变流器，由于所述功率柜包括多个串联的功率单元，所述电池模组输出的直流电压通过所述功率柜后可直接挂在所述电网上，无需接入升压变压器，因此，提高了所述储能变流器的能量转换效率，且占地面积较小。

【附图说明】

图1为本实用新型提供的储能变流器的功能模块图。

图2为图1中功率柜的电路原理图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

请参阅图1，其为本实用新型提供的储能变流器100的功能模块图。储能变流器100连接于电池模组200与电网300之间，用于控制电池模组200的充电和放电，并进行交直流的变换，在无电网300的情况下可以直接为交流负载(图未示)供电。具体地，所述储能变流器100用于将电池模组200输出的直流电转换为交流电并升压后接入所述电网300中。此外，储能变流器100还用于将电网300输出的交流电转换为直流电并提供给电池模组200以此为电池模组200充电。在本实施方式中，所述电池模组200为磷酸铁锂电池。进一步地，所述电池模组200包括54组磷酸铁锂电池，且每3组为一个单元分别接入所述储能变流器100。可以理解地，在其他实施方式中，所述电池模组200所包含的电池的数量可以依据所述储能逆变器100的输出功率而调整。

此外，在本实施方式中，所述电网300为3.3kV母线。可以理解，在其他实施方式中，所述电网300可以为其他高压母线，例如，10kV母线或者35kV母线等。

所述储能变流器100包括与所述电池模组200相连的功率柜10以及与所述功率柜10相连控制单元20。当电池模组200放电时，所述功率柜10将所述电池模组200输出的直流电压逆变为交流电压输入所述电网300；当所述电池模组200充电时，所述功率柜10将所述电网300输出的交流电转换为直流电压输入所述电池模组200以此为所述电池模组200充电。具体地，所述功率柜10包括与所述电池模组200连接的若干功率单元11以及串联于所述若干功率单元11中的三个霍尔传感器12。在本实施方式中，所述功率单元11用于将直流电压逆变为交流电压或者将交流电压转换为直流电压。所述功率柜包括十八个功率单元11，分别位于为A、B、C三相线路中，因此，所述A相、B相以及C相中分别包括六个相互串联的功率单元11。为了方便描述以及区分，在本实施方式中，将A相中的六个功率单元11依次命名为A1～A6；同理，将B相中的六个功率单元11依次命名为B1～B6；将C相中的六个功率单元11依次命名为C1～C6。进一步地，在本实施方式中，每个功率单元11输出550V的交流电压，因此，通过六个功率单元11的串联后，所述功率柜10可以输出3.3kV的交流电压至电网300。可以理解地，在其他实施方式中，每相线路中的功率单元11的个数可以依据实际需要的功率进行调整，因此，通过调整单串线路上(A相、B相以及C相)功率单元11的串联数量，即可增加或减少储能逆变器100的功率，进而避免了多个设备并联而导致的多个电源输出的不一致性问题，从而减少了所述电池模组200放电时对所述电网300或负载的冲击，也能更好适应所述电网的波动和负载对储能变流器的冲击。

所述三个霍尔传感器12分别串联于所述A相、B相以及C相的线路中，用于感测每个电路中的电流情况。在本实施方式中，所述每个霍尔传感器12分别串联于所述6个功率单元11中间。可以理解地，在其他实施方式中，所述霍尔传感器12可以串联于所述A相、B相以及C相的线路中的任意位置。

控制单元20用于控制所述功率柜10的相位，使每相串联的功率单元11的相位相同，且不同相之间的相位满足电网300标准，进而使得并网时与电网300的相位一致。在本实施方式中，每相之间的相位差为120度。此外，所述控制单元20由实体电路构成且通过CAN接口与BMS通讯以获取所述电池模组200的状态信息，进而可实现对所述电池模组200保护性的充放电以确保电池模组200运行安全。

请再参阅图2，其为每个功率单元11的具体电路原理图。功率单元11包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3以及第四二极管D4。具体地，所述第一三极管Q1的集电极与所述电池模组200的正极相连；所述第一三极管Q1的发射极与所述第二三极管Q2集电极相连；所述第二三极管Q2的发射极与所述电池模组200的负极相连。所述第三三极管Q3的集电极与所述电池模组200的正极相连；所述第三三极管Q3的发射极与所述第四三极管Q4集电极相连；所述第四三极管Q4的发射极与所述电池模组200的负极相连。所述第一二极管D1的正极与所述第一三极管Q1的发射极相连；所述第一二极管D1的负极与所述第一三极管Q1的集电极相连。所述第二二极管D2的正极与所述第二三极管Q2的发射极相连；所述第二二极管D2的负极与所述第二三极管Q2的集电极相连。所述第三二极管D3的正极与所述第三三极管Q3的发射极相连；所述第三二极管D3的负极与所述第三三极管Q3的集电极相连。所述第四二极管D4的正极与所述第四三极管Q4的发射极相连；所述第四二极管D4的负极与所述第四三极管Q4的集电极相连。进一步地，所述第一三极管Q1的发射极与所述第二三极管Q2的集电极的连接处引出第一端子111；所述第三三极管Q3的发射极与所述第四三极管Q4的集电极的连接处引出第二端子112。在本实施方式中，所述第一端子111与所述第二端子112之间的电压为550V交流电压。当两个功率单元11串联时，将前一个功率单元11的第一端子111与下一个功率单元11的第二端子112相连即可。在本实施方式中，所述第一三极管Q1～第四三极管Q4均为NPN型三极管。可以理解地，所述第一三极管Q1～所述第四三极管Q4的基极可接高电平或者低电平，进而通过控制所述第一三极管Q1～所述第四三极管Q4的基极的高低电平状态来控制所述第一三极管Q1～所述第四三极管Q4的导通与截止，从而能够实现将所述电池模组200输出的直流电逆变成交流电。

本实用新型提供的储能变流器100，由于所述功率柜10包括多个串联的功率单元11，所述电池模组200输出的直流电压通过功率柜10后可直接挂在高压电网300上，无需接入升压变压器，进而提高了储能变流器100的能量转换效率，且占地面积较小。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (6)

1.一种储能变流器，其连接于电池模组与电网之间；其特征在于：所述储能变流器包括与所述电池模组相连的功率柜；当所述电池模组放电时，所述功率柜将所述电池模组输出的直流电压逆变为交流电压输入所述电网；当所述电池模组充电时，所述功率柜将所述电网输出的交流电转换为直流电压提供给所述电池模组；所述功率柜包括三相线路；所述每相线路上包括至少两个相互串联的功率单元；所述功率单元用于将直流电压逆变为交流电压或者将交流电压转换为直流电压。

2.如权利要求1所述的储能变流器，其特征在于：所述功率柜还包括三个霍尔传感器；所述三个霍尔传感器分别与所述功率单元串联于所述每相线路中以感测所在线路的电流状态。

3.如权利要求2所述的储能变流器，其特征在于：所述储能变流器还包括与所述功率柜相连控制单元；所述控制单元用于控制所述功率柜的相位，以使所述每相线路中串联的功率单元的相位相同，且不同相之间的相位与所述电网的相位一致。

4.如权利要求3所述的储能变流器，其特征在于：所述功率单元包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；所述第一三极管的集电极与所述电池模组的正极相连；所述第一三极管的发射极与所述第二三极管集电极相连；所述第二三极管的发射极与所述电池模组的负极相连；所述第三三极管的集电极与所述电池模组的正极相连；所述第三三极管的发射极与所述第四三极管集电极相连；所述第四三极管的发射极与所述电池模组的负极相连；所述第一二极管的正极与所述第一三极管的发射极相连；所述第一二极管的负极与所述第一三极管的集电极相连；所述第二二极管的正极与所述第二三极管的发射极相连；所述第二二极管的负极与所述第二三极管的集电极相连；所述第三二极管的正极与所述第三三极管的发射极相连；所述第三二极管的负极与所述第三三极管的集电极相连；所述第四二极管的正极与所述第四三极管的发射极相连；所述第四二极管的负极与所述第四三极管的集电极相连。

5.如权利要求4所述的储能变流器，其特征在于：所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的集电极的连接处引出第一端子；所述第三三极管的发射极与所述第四三极管的集电极的连接处引出第二端子；将一个所述功率单元的第一端子与相邻的所述功率单元的第二端子相连即可实现两个所述功率单元的串联。

6.如权利要求5所述的储能变流器，其特征在于：所述每相线路包括六个相互串联的功率单元；当所述电池模组放电时，每个所述功率单元的所述第一端子与所述第二端子之间的电压为550V；所述功率柜输出3.3kV的交流电压。