[实用新型]基于IEGT的储能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种基于增强栅晶体管（Injection Enhanced Gate Transistor，IEGT）的储能系统。

背景技术

储能系统由电池、能量转换系统（Power Conversion System，PCS）、电池管理系统（Battery Management System，BMS）和监控系统组成。能量转换系统是储能系统并网的核心，实现储能系统和电网间能量双向流动，其直接影响着储能系统作用的发挥。PCS可采取的主回路结构主要有DC/AC单级式结构、DC/DC+DC/AC双级式结构、H桥级联多电平结构等。

目前，国内现有的大容量PCS全部采用绝缘栅双极型晶体管器件（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT），直流侧电压范围约为600~900V，交流侧输出电压380V或315V（当交流侧电压输出电压为315V时，需采用升压变压器），单台PCS最大容量为500kW。

虽然IGBT较MOSFET、晶闸管器件有了很大的进步，在驱动功率、开关速度等方面有了较大的改进，然而其缺点也相对明显：（1）IGBT器件耐压、耐流有限，目前普通IGBT最大耐压可以到1200V/1700V水平，集电极工作电流可达1200A，由于受工作电压、电流的限制，国内能生产的PCS单台容量最大为500kW，难以进一步提高；（2）IGBT通态压降较MOSFET有了显著的降低，但仍然较大，较大的通态压降会增大IGBT器件导通状态下的损耗，从而使得现有的基于IGBT器件的PCS运行效率难以提高到满意值，从目前已有的储能系统运行经验，单级式PCS效率理论最大值约为97%，双级式PCS效率最大约为95%。由于IGBT具有的以上缺点，导致现有的PCS单机容量和运行效率方面难以得到进一步提升。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提高单台PCS容量、降低通态损耗进而提高PCS效率的基于IEGT的储能系统。基于IEGT的PCS系统，可以克服基于IGBT PCS的上述问题。IEGT是耐压达4kV以上的电力电子器件，通过采取增强注入的结构实现了低通态电压，可以使得使大容量电力电子器件取得了飞跃性的发展。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

基于IEGT的储能系统，包括电池和能量转换系统；所述能量转换系统的主回路结构是DC/AC单级式结构，所述电池采用串并联方式形成电池组，所述电池组与直流电容并联并接入DC/AC变流器的直流侧，DC/AC变流器的交流侧依次与交流滤波器和隔离/升压变压器连接，隔离/升压变压器另一端连接交流电网，所述DC/AC变流器的全部或部分开关器件采用增强栅晶体管器件。

进一步的，所述能量转换系统的DC/AC变流器为三相全桥变流器或二相全桥变流器。

进一步的，为了方便构建不同功率等级的储能系统，本实用新型的基于IEGT的储能系统，还可以采用如下结构：包括电池和能量转换系统；所述能量转换系统的主回路结构是由多个上述的单级式DC/AC结构并联而成。所需的DC/AC单元并联数量可根据系统所需容量及电池并联要求进行设置。 

本实用新型的基于IEGT的储能系统，其能量转换系统的主回路结构还可以采用DC/DC+DC/AC双级式结构；所述电池采用串并联方式形成电池组，所述电池组根据容量分为N组并分别连接在前级DC/DC模块的各个DC/DC转换器上，各电池组电压经前级DC/DC模块变换后汇入直流母线并作为后级DC/AC模块的输入，DC/AC模块的交流侧依次与交流滤波器和隔离/升压变压器连接，隔离/升压变压器另一端连接交流电网，其中的双级式拓扑结构可采用以下三种方式实现：①DC/DC模块的全部或部分开关器件采用增强栅晶体管器件，DC/AC模块的开关器件采用绝缘栅双极型晶体管器件。②DC/DC模块的开关器件采用绝缘栅双极型晶体管器件，DC/AC模块的全部或部分开关器件采用增强栅晶体管器件。③DC/DC模块的全部或部分开关器件采用增强栅晶体管器件，且DC/AC模块的全部或部分开关器件采用增强栅晶体管器件。

进一步的，所述DC/AC模块由两个或两个以上的DC/AC变流器并联而成，以适应不同的容量需要。