一种储能系统的双向变流电路技术方案

一种储能系统的双向变流电路，包括高压侧全桥电路、LLC谐振电路和低压侧全桥电路。高压侧全桥电路和低压侧全桥电路分别与LLC谐振电路连接，组成能量双向流动通道。高压侧全桥电路的第一Mosfet开关器件S1和第二Mosfet开关器件S2的公共端出线与LLC谐振电路的谐振电容C3相连，高压侧全桥电路的第三Mosfet开关器件S3和第四Mosfet开关器件S4的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的高压侧相连。低压侧全桥电路的第五Mosfet开关器件S5、第六Mosfet开关器件S6的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连，低压侧全桥电路的第七Mosfet开关器件S7和第八Mosfet开关器件S8的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连。

A two-way converter circuit of energy storage system

A bidirectional converter circuit for energy storage system, including high voltage side full bridge circuit, LLC resonant circuit and low voltage side full bridge circuit. The high voltage side full bridge circuit and the low-voltage side full bridge circuit are respectively connected with the LLC resonant circuit to form a two-way energy flow channel. The common end line of the first Mosfet switch device S1 and the second Mosfet switch device S2 of the high voltage side full bridge circuit is connected with the resonant capacitance C3 of the LLC resonant circuit, the high voltage side full bridge circuit's third Mosfet switch device S3 and the fourth Mosfet switching device S4 are the high voltage side phase of the high frequency isolation transformer Tr1 with the LLC resonant circuit Lian. The common end line of fifth Mosfet switch devices S5, sixth Mosfet switch device S6 of low voltage side full bridge circuit is connected with the low voltage side of the high frequency isolation transformer Tr1 of the LLC resonant circuit, the high frequency isolation voltage of the common end line of the seventh Mosfet switch device S7 and the eighth Mosfet switching device S8 of the low voltage side full bridge circuit and the LLC resonant circuit The low voltage side of the device Tr1 is connected.

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统的双向变流电路
本专利技术涉及一种储能系统的双向变流电路。
技术介绍
近年来风能、光伏发电得到了蓬勃发展。然而这些能源随着自然条件的变化而变化，呈现间歇的特性，不能提供稳定的电力供应。因此存在大量的“弃风”、“弃光”现象，造成了资源的浪费。储能系统的发展可以很好地解决这个问题。通过储能系统的配合，在新能源发电出力多的时候可以吸纳电能，在新能源发电出力少的时候可以向电网提供电能，起到削峰填谷的作用。储能系统还可以在电力系统调峰、电压补偿、频率调节、电能质量管理等方面发挥出重要作用，从而确保系统安全可靠运行，通过储能的方式，规避可再生能源发电间歇性特点带来的大规模并网风险，提高可再生能源的利用率。总体看来，储能技术正朝着转换高效化、能量高密度化和应用成本化发展。目前储能系统中，大多是单向的充、放电电路，能量不能双向流动，即对电池充电和放电电路是独立的，充电电路只能充电，放电电路只能放电，这样使储能系统变的非常复杂，可靠性降低，成本增加。目前储能系统中，也出现了部分双向变流电路，DC/AC双向变流比较成熟，但是DC/DC双向变流发展略显滞后，高升压比的DC/DC双向变流电路，目前有DAB电路，该电路有两种应用方式：一种是硬开关方式，该方式实现比较简单，缺点是开关损耗较大，开关频率不能太高，相应的高频隔离变压器的体积比较大，滤波电容较大，效率低、功率密度不高。另一种是移相全桥软开关方式，这种方式的缺点是后级桥臂在轻载时不易实现软开关，轻载时效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有高升压比双向变流储能系统开关损耗大，开关频率低，高频隔离变压器体积大，效率低，功率密度低的问题，提出一种储能系统的双向变流电路。本专利技术双向变流电路适用于高升压比隔离储能系统。该高升压比隔离储能系统具有高升压比和输入侧与输出侧电气隔离的特点，可以实现能量的双向流动。应用本专利技术的储能系统中所有开关器件均可实现软开关，大大降低了系统的开关损耗，开关频率可以提高到100kHz，随着开关频率的提高，该系统中的高频隔离变压器的体积和重量也大幅度减小，所需电容容值也大幅减小，提高了整个系统的功率密度。本专利技术储能系统的双向变流电路包括高压侧全桥电路、LLC谐振电路和低压侧全桥电路。高压侧全桥电路和低压侧全桥电路分别与LLC谐振电路连接，组成能量双向流动通道。高压侧全桥电路的第一Mosfet开关器件S1和第二Mosfet开关器件S2的公共端出线与LLC谐振电路的谐振电容C3相连，高压侧全桥电路的第三Mosfet开关器件S3和第四Mosfet开关器件S4的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的高压侧相连。低压侧全桥电路的第五Mosfet开关器件S5、第六Mosfet开关器件S6的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连，低压侧全桥电路的第七Mosfet开关器件S7和第八Mosfet开关器件S8的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连，组成能量双向流动通道。当电能由高压侧全桥流向低压侧全桥时，高压侧全桥的第一Mosfet开关器件S1与第四Mosfet开关器件S4，第二Mosfet开关器件S2与第三Mosfet开关器件S3相同占空比导通，第一Mosfet开关器件S1与第二Mosfet开关器件S2，第三Mosfet开关器件S3与第四Mosfet开关器件S4互补导通，将支撑电容C1两端的直流电压变换成交流电压信号，作为LLC谐振电路的输入。交流电压信号通过LLC谐振电路传递到低压侧全桥电路，通过低压侧全桥电路四个Mosfet开关器件S5，S6，S7，S8进行不控整流，将交流电压信号转换成直流电压信号输出到支撑电容C2，实现了能量由高压侧全桥电路流向低压侧全桥电路。当能量由低压侧全桥流向高压侧全桥时，低压侧全桥的四个Mosfet开关器件S5与S8，S6与S7分别以相同占空比的导通，同桥臂的Mosfet开关器件S5与S6，S7与S8互补导通，将支撑电容C2两端的直流电压变换成交流电压信号，作为LLC谐振电路的输入。交流电压信号通过LLC谐振电路传递到高压侧全桥电路，通过高压侧全桥电路的四个Mosfet开关器件S1、S2、S3的S4的体二极管进行不控整流，将交流电压信号转换成直流电压信号到支撑电容C1，实现了能量由低压侧全桥电路流向高压侧全桥电路。所述的Mosfet开关器件可等效为开关K，体二极管D和结电容C。体二极管D反向并联在开关K的两端，结电容C并联在开关K的两端。K1为Mosfet开关器件S1的开关，D1为Mosfet开关器件S1的体二极管，C5为Mosfet开关器件S1的结电容。K2为Mosfet开关器件S2的开关，D2为Mosfet开关器件S2的体二极管，C6为Mosfet开关器件S2的结电容。K3为Mosfet开关器件S3的开关，D3为Mosfet开关器件S3的体二极管，C7为Mosfet开关器件S3的结电容。K4为Mosfet开关器件S4的开关，D4为Mosfet开关器件S4的体二极管，C8为Mosfet开关器件S4的结电容。所述的高压侧全桥电路包括支撑电容和四个Mosfet开关器件。高压侧全桥电路的支撑电容C1与四个Mosfet开关器件S1，S2，S3，S4的连接方式为，第一Mosfet开关器件S1的漏极与支撑电容C1的正极连接，第一Mosfet开关器件S1的源极与第二Mosfet开关器件S2的漏极连接，第二Mosfet开关器件S2的源极与支撑电容C1的负极连接。第三Mosfet开关器件S3的漏极与支撑电容C1的正极连接，第三Mosfet开关器件S3的源极第四开关器件S4的漏极连接，第四Mosfet开关器件S4的源极与支撑电容C1的负极连接。所述的LLC谐振电路由谐振电容和高频隔离变压器Tr1组成。LLC谐振电路的谐振电容C3与高频隔离变压器Tr1的连接方式为：谐振电容C3的一端与高频隔离变压器Tr1高压侧的一根引线连接，谐振电容C3的另一端与外部电路连接，高频隔离变压器Tr1高压侧的另一根引线与外部电路连接。高频隔离变压器低压侧的两根引线均与外部电路连接。所述的低压侧全桥电路由支撑电容C2和四个Mosfet开关器件S5，S6，S7，S8组成。低压侧全桥电路支撑电容C2与四个Mosfet开关器件S5，S6，S7，S8的连接方式为，第五Mosfet开关器件S5的漏极与支撑电容C2的正极连接，第五Mosfet开关器件S5的源极与第六Mosfet开关器件S6的漏极连接。第六Mosfet开关器件S6的漏极与第五Mosfet开关器件S5的源极连接，第六Mosfet开关器件S6的源极与支撑电容C2的负极连接。第七Mosfet开关器件S7的漏极与支撑电容C2的正极连接，第七Mosfet开关器件S7的源极与第八Mosfet开关器件S8的漏极连接。第八Mosfet开关器件S8的源极与支撑电容C2的负极连接。本专利技术的谐振电感LR和励磁电感LM均集成于高频隔离变压器Tr1中，谐振电感LR一端作为高频变压器的输出端，另一端与励磁电感LM串联。励磁电感LM一端与谐振电感LR串联，另一端作为高频变压器的输出端。通过高压侧和低压侧绕组分开缠绕的方法，将谐振电感LR和励磁电感LM集成到高频隔离变压器中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能系统的双向变流电路，其特征在于：所述的储能系统的双向变流电路包括高压侧全桥电路、LLC谐振电路和低压侧全桥电路；高压侧全桥电路和低压侧全桥电路分别与LLC谐振电路连接，组成能量双向流动通道；高压侧全桥电路的第一Mosfet开关器件S1和第二Mosfet开关器件S2的公共端出线与LLC谐振电路的谐振电容C3相连，高压侧全桥电路的第三Mosfet开关器件S3和第四Mosfet开关器件S4的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的高压侧相连；低压侧全桥电路的第五Mosfet开关器件S5、第六Mosfet开关器件S6的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连，低压侧全桥电路的第七Mosfet开关器件S7和第八Mosfet开关器件S8的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连。

【技术特征摘要】
1.一种储能系统的双向变流电路，其特征在于：所述的储能系统的双向变流电路包括高压侧全桥电路、LLC谐振电路和低压侧全桥电路；高压侧全桥电路和低压侧全桥电路分别与LLC谐振电路连接，组成能量双向流动通道；高压侧全桥电路的第一Mosfet开关器件S1和第二Mosfet开关器件S2的公共端出线与LLC谐振电路的谐振电容C3相连，高压侧全桥电路的第三Mosfet开关器件S3和第四Mosfet开关器件S4的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的高压侧相连；低压侧全桥电路的第五Mosfet开关器件S5、第六Mosfet开关器件S6的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连，低压侧全桥电路的第七Mosfet开关器件S7和第八Mosfet开关器件S8的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连。2.根据权利要求1所述的储能系统的双向变流电路，其特征在于：所述的高压侧全桥电路的第一Mosfet开关器件S1和第二Mosfet开关器件S2的公共端出线与LLC谐振电路的谐振电容C3相连，高压侧全桥电路的第三Mosfet开关器件S3和第四Mosfet开关器件S4的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的高压侧相连；低压侧全桥电路的第五Mosfet开关器件S5、第六Mosfet开关器件S6的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连，低压侧全桥电路的第七Mosfet开关器件S7和第八Mosfet开关器件S8的公共端出线与LLC谐振电路的高频隔离变压器Tr1的低压侧相连，组成能量双向流动通道。3.根据权利要求1所述的储能系统的双向变流电路，其特征在于：所述的高压侧全桥电路中，第一Mosfet开关器件S1的漏极与支撑电容C1的正极连接，第一Mosfet开关器件S1的源极与第二Mosfet开关器件S2的漏极连接，第二Mosfet开关器件S2的源极与支撑电容C1的负极连接；第三Mosfet开关器件S3的漏极与支撑电容C1的正极连接，第三Mosfet开关器件S3的源极第四开关器件S4的漏极连接，第四开关器件S4的源极与支撑电容C1的负极连接。4.根据权利要求1所述的储能系统的双向变流电路，其特征在于：所述的LLC谐振电路由谐振电容和高频隔离变压器Tr1组成；LLC谐振电路的谐振电容C3的一端与高频隔离变压器Tr1高压侧的一根引线连接，谐振电容C3的另一端与外部电路连接，高频隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢猛，许洪华，
申请(专利权)人：北京科诺伟业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11