[发明专利]一种级联H桥储能系统直流侧滤波电路

说明书

本发明的级联H桥储能系统直流侧滤波电路，H桥变流器的直流侧经直流侧滤波电路与电池组相连接；直流侧滤波电路由电容C1、电感L1、电容C2和电感L2组成，电容C1与电感L1串联构成LC串联谐振电路，电容C2与LC串联谐振电路相并联后的两端接于H桥变流器的直流侧，电池组的一端经电感L2接于LC串联谐振电路中电感L1所在一端，电池组的另一端接于LC串联谐振电路中电容C1所在一端。本发明的级联H桥储能系统直流侧滤波电路，通过将LC串联谐振电路的谐振频率设计为二倍工频，使得整个直流侧滤波电路能平滑储能电池电流，从而提高储能电池的循环寿命，降低电池剩余电量估算复杂度。

技术领域

本发明涉及高压储能电力电子设备领域，更具体的说，尤其涉及一种的级联H桥储能系统直流侧滤波电路。

背景技术

高压级联H桥储能系统是一种新型的储能变流器。这种变流器通过H桥的级联拓扑达到较高的交流侧输出电压，可与10kV、35kV高压等级电网直接相连省略了升压变压器，从而提高了变流器的效率。与常规低压380V储能变流器相比，级联H桥结构每个功率单元直流侧相互隔离，没有公共直流母线。因此从原理上分析可知，在交流侧功率稳定时，H桥单元直流侧电流必然包含以电网电压频率二倍为主的高频谐波成分。二倍频及高频分量会使储能电池寿命大打折扣，并且二倍频分量会对电池剩余电量估算带来挑战。为提高电池寿命和电池剩余电量估算精度，需要在功率单元直流侧与储能电池之间增加滤波电路。

现有用于级联H桥直流侧滤波电路多为LC低通滤波电路或LC谐振电路。若采用LC低通滤波电路，则截止频率需要低于二倍频分量，会造成滤波器体积增大，且不能很好滤除二倍频分量。LC串联谐振电路虽然理论上可全部吸收特定频率谐波成分，但在实际应用中当电网频率发生偏移，或谐振电感电容参数与标称参数存在误差时，LC串联谐振不能较好的吸收为电网电压二倍频率的谐波成分。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种级联H桥储能系统直流侧滤波电路。

本发明的级联H桥储能系统直流侧滤波电路，级联H桥储能系统由若干H桥储能单元级联组成，H桥储能单元由H桥变流器和电池组组成，H桥变流器具有整流和逆变作用，电池组用于存储电能，H桥变流器的交流侧接于交流电网上，H桥变流器的直流侧经直流侧滤波电路与电池组相连接；其特征在于：所述直流侧滤波电路由电容C1、电感L1、电容C2和电感L2组成，电容C1与电感L1串联构成LC串联谐振电路，LC串联谐振电路的谐振频率为交流电网频率的二倍；电容C2与LC串联谐振电路相并联后的两端接于H桥变流器的直流侧，电容C2用于吸收H桥变流器开关频率附近的高频谐波；电池组的一端经电感L2接于LC串联谐振电路中电感L1所在一端，电池组的另一端接于LC串联谐振电路中电容C1所在一端，电感L2用于进一步衰减由H桥变流器流向电池组的高频谐波电流。

本发明的级联H桥储能系统直流侧滤波电路，储能状态时：电能由交流电网流向电池组（2），H桥变流器（1）通过整流将交流电转化为直流电存储在电池组中；放电状态时：电能由电池组流向交流电网，H桥变流器通过逆变将电池组存储的直流电转化为交流电并输出至交流电网上。

本发明的级联H桥储能系统直流侧滤波电路，设交流电网的频率为f，则电容C1和电感L1的数值满足如下关系式：

L1*C1=1/(4πf)² （1）

式中，L1、C1分别为电感L1、电容C1的数值大小，f为交流电网频率。

本发明的级联H桥储能系统直流侧滤波电路，所述交流电网的频率为50Hz，每相中所级联的H桥储能单元（3）的个数为3个，电感L1、电容C1、电感L2和电容C2的数值分别为0.9mH、2800μF、0.8mH、1000μF。