[发明专利]大功率钠硫电池中高压直流并网的模块化多电平变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种用于大功率钠硫电池中高压直流并网的模 块化多电平变换器。

背景技术

目前的钠硫电池储能系统发电基本都以交流并网形式为主，其输出电压都较低，多为 400V以下，如果要将钠硫电池储能系统接入直流配电网，则逆变器的输出需要经过隔离变压 器升压，再经过VSC整流后再并入直流配电网。此系统有设备多，占地面积大，结构复杂、 转换效率低等不足。常见的基于模块化级联的直流并网系统结构中，将多个电池组通过隔离 式直流变换器接入半桥子模块，多个这样的子模块输出通过级联形式连结，通过调节投入的 子模块数量来获得期望的直流电压并接入直流配电网进行电能输送。通过这种结构，不仅可 以满足相应的电压以及功率等级要求，而且从钠硫电池输出的直流电能只需要经过一级变换 再经串联输出即可并入直流配电网，省去中间的交流环节和升压变压器，降低成本，提高钠 硫电池储能系统发电系统的整体效率，此外，采用模块化设计，还可提高系统的冗余性和可 靠性。因此，需要提供一种基于模块化级联的变换器，为钠硫电池储能发电系统稳定高效的 接入中高压直流电网提供过一种可行性技术方案。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种大功率钠硫电池中高压直流并网的模块化 多电平变换器。

本发明的技术方案是：

所述模块化过电平变换器包括n个子单元模块，n至少为2；所述n个子单元模块的输入 端均接入钠硫电池，输出端均接入直流电网；

所述子单元模块包括DC/DC变换器、稳压电容和SM单元；所述SM单元为由开关管组 成的全桥型功率模块；所述DC/DC变换器的输入端接入所述钠硫电池，输出端依次并联有所 述稳压电容和SM单元。

优选的，所述DC/DC变换器为双向隔离型DC/DC变换器；n个所述双向隔离型DC/DC 变换器的输入端并联后接入所述钠硫电池；每个所述双向隔离型DC/DC变换器的输出端并联 所述稳压电容。

优选的，

第1个所述SM单元中输出侧的一端接入直流电网，另一端与第2个所述SM单元中输 出侧的一端连接；

第n个所述SM单元中输出侧的一端接入直流电网，另一端与第n-1个所述SM单元中输 出侧的一端连接；

第i个所述SM单元中输出侧的一端与第i+1个所述SM单元中输出侧的一端连接，另一 端与第i-1个所述SM单元中输出侧的一端连接，i＝2,3,4,...,n-1。

优选的，所述SM单元的工作模式包括充电模式和放电模式；

当所述稳压电容两端的电压小于电压下限阈值时，所述SM单元工作于充电模式；触发 所述SM单元的开关管关断以旁路所述稳压电容，所述钠硫电池通过DC/DC变换器向稳压电 容充电；

当所述稳压电容两端的电压大于电压上限阈值时，所述SM单元工作于放电模式；触发 所述SM单元的开关管以将稳压电容接入直流电网，向其放电。

优选的，当所述SM单元工作于放电模式时，通过控制SM单元中每相桥臂导通不同的 开关管，改变接入直流电网的电流极性。

优选的，采用电容电压排序法控制所述模块化多电平变换器中n个稳压电容的两端电压 均衡；

步骤1：采集所述模块化多电平变换器中n个稳压电容两端的电压U_i，i＝1,2,...,n；

步骤2：将所述电压U_i按照电压值由大到小的顺序排列，得到电压值序列S_j，j＝1,2,...,n；

步骤3：选取电压值序列S_j中各个电压值对应的稳压电容，则控制包含有该稳压电容的 SM单元工作于放电模式，j＝1,2,...,n-2；

选取电压值序列S_j中各个电压值对应的稳压电容，则控制包含有该稳压电容的SM单元 工作于放电模式，j＝n-1,n。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

本发明提供的一种大功率钠硫电池中高压直流并网的模块化多电平变换器，提高钠硫电 池储能发电系统的整体效率，此外，采用模块化设计，还可提高系统的冗余性和可靠性，为 钠硫电池储能发电系统稳定高效的接入中高压直流电网提供过一种可行性技术方案。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。