[实用新型]大功率储能变流器及其主电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大功率储能变流器及其主电路。

背景技术

电源结构和用电特征的变化，使电力系统对储能技术的需求加大，可再生能源发电的分布式发电技术已成为我国能源领域的发展重点，但风能和太阳能等可再生能源发电具有不稳定和不连续的特点，属于不稳定能源，受自然条件、控制系统的影响很大，特别是存在高峰负荷时期新能源电场可能出力很小，而非高峰负荷时期新能源电场可能出力很大的问题。电力系统对用户的电能供应必须时刻处于平衡状态下，用户需要多少电力，电厂和电网就得供给多少电力，既不能多，也不能少，一旦这平衡遭到破坏，轻则电能质量恶化，造成频率和电压不稳，重则引发大规模停电事故。

为了平衡发电和用电之间的偏差就需要平衡功率，储能系统则可以通过在负荷非高峰时期储存能量，而在负荷高峰时期释放能量，使新能源电场系统运行得更加高效经济，大规模分布式储能技术则可以很好的解决风能、太阳能发电功率波动引发的相关问题。作为负荷平衡装置和备用电源，储能系统也是智能电网和分布式能源系统必需的关键技术，用于解决其故障率高、系统容量小、负荷波动大等问题。可以说，储能技术是新能源产业革命的核心，没有储能技术的发展，就不可能有可再生能源的大规模应用和发展。

大功率储能变流器是储能系统的重要组成部分，主要由开关设备、三相高频IGBT换流器、工频变压器（通过变压器升压，直流侧有较宽的直流电压范围，有利于电池成组，并通过改变变压器的变比可适应多种电压等级的电网应用)、控制单元等构成。在储能工作状态下，储能变流器接收站级监控指令控制设备对储能介质充电；在放电工作状态下，储能变流器接收站级监控指令控制设备通过储能介质向电网放电，以实现削峰填谷的功能，同时也可用作局域网的后备应急电源，并网时通过储能变流器对储能介质充电储存能量，离网后储能介质通过储能变流器对局域网络放电提供电源支撑。

大功率储能变流器主要针对于应用在MW级及以上的储能系统上，MW级及以上的储能系统通常采用分布式并网设计方案，以1MW×nh为基本单元，每个单元内部由两套500kW储能变流器及连接的储能介质及其管理系统构成，其中每台500kW储能变流器通过隔离变压器接入0.4kV或10kV交流电网，储能变流器直流侧连接储能介质根据工程需要配置，可构成不同容量的1WM×nh级储能系统。

现有的储能变流器技术中，较多采用光伏逆变器改制而成，存在以下问题：1）光伏逆变器是单向能量变换装置，仅能够实现从光伏（直流源）到电网的能量单向流动；2）逆变器和变流器的控制模式差异较大；3）在运行充电模式时，因光伏逆变器直流侧缺少滤波电路，可能会因直流纹波较大导致储能介质的使用寿命大幅下降。还有部分设计采用的是两级变换的主电路拓扑结构，采用两级变换时，如果单机做到大功率或超大功率时就存在制造成本大幅上升和控制保护更加复杂的问题，可靠性低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种大功率储能变流器及其主电路，用以解决现有大功率储能变流器采用两级变换的制造成本高、控制复杂、可靠性低的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案是：一种大功率储能变流器主电路，包括一个双向AC/DC变流模块，该双向AC/DC变流模块由至少两个三相全桥IGBT功率变换单元并联组成，所述双向AC/DC变流模块的交流侧用于连接电网，直流侧用于连接储能介质。

各所述三相全桥IGBT功率变换单元的交流侧均连接有LCL滤波器，并联后的直流输出侧连接一个CL滤波器，各所述LCL滤波器共用一组电感和一组电容。

所述双向AC/DC变流模块的交流侧还设有交流EMI滤波器，直流侧设有直流EMI滤波器。

所述三相全桥IGBT功率变换单元的直流侧还连接有直流母线电容。

本实用新型还提供一种大功率储能变流器，包括储能变流器主电路和储能控制器，所述储能控制器设有用于控制IGBT阀的光纤触发及检测端口、用于连接储能介质管理系统的通讯端口和用于连接站级监控的通讯端口，所述储能变流器主电路包括一个双向AC/DC变流模块，该双向AC/DC变流模块由两个三相全桥IGBT功率变换单元并联组成，所述双向AC/DC变流模块的交流侧用于连接电网，直流侧用于连接储能介质，所述光线触发与检测端口与所述双向AC/DC模块连接。

各所述三相全桥IGBT功率变换单元的交流侧均连接有LCL滤波器，并联后的直流输出侧连接一个CL滤波器，各所述LCL滤波器共用一组电感和一组电容。

所述双向AC/DC变流模块的交流侧还设有交流EMI滤波器，直流侧设有直流EMI滤波器。