基于储能变流器并联的拓扑结构及储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于储能变流器并联的拓扑结构及储能系统，拓扑结构包括直流模块、交流模块、变流控制模块以及至少两个变流模块，直流模块用于与储能设备电连接，交流模块用于与电网电连接，至少两个变流模块均设置有与直流模块电连接的直流端以及与交流模块电连接的交流端；变流控制模块分别与至少两个变流模块电连接并用于控制电流在直流模块和交流模块之间进行双向流动，则至少两个变流模块为并联设置，并且变流控制模块可以分别对至少两个变流模块进行独立控制，从而达到了提高运行可靠性，降低造价以及提高系统运维效率的目的。的。的。

【技术实现步骤摘要】
基于储能变流器并联的拓扑结构及储能系统


[0001]本专利技术属于电气工程
，尤其涉及一种基于储能变流器并联的拓扑结构及储能系统。

技术介绍

[0002]与传统火力发电等相比较，新能源发电的输出功率具有不完全可控、间隙性、不稳定性且难预测的特点，大量新能源分布式电源的接入，会带来难以估量的功率波动，影响电力系统的电压、频率稳定控制。储能系统可以平抑新能源发电输出功率的波动，保证输出电能的质量，降低新能源发电对电力系统运行安全稳定性的不良影响。完整的电网储能系统(BESS)主要由储能装置、电池储能管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)等组成。其中，储能装置通过储能介质对能量进行存储，并配备相应的监控管理系统，储能变流器则通过控制电力电子器件的开通关断，对电网和储能装置间的能量传递进行双向控制。
[0003]储能变流器可以实现储能系统和电网间能量双向流动，其性能直接影响储能系统电气性能，并且储能变流器拓扑结构就是电池储能系统的拓扑结构，直接决定了储能系统的电气结构和集成方式。目前储能变流器拓扑结构主要为两电平、三电平或级联H桥多电平整体结构，存在以下问题：第一，储能变流器为一体化结构，任一器件故障就会导致整个储能系统退出运行，降低系统运行可靠性；第二，功率器件通流大，散热困难，造价高；第三，功率部件整体体积大，器件故障后需储能系统退出运行后进行故障排查及器件更换，运行维护困难，降低系统运行效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述缺陷或不足，本专利技术提供了一种基于储能变流器并联的拓扑结构及储能系统，以至少克服或缓解现有技术中的上述部分问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种基于储能变流器并联的拓扑结构，其中，基于储能变流器并联的拓扑结构包括直流模块、交流模块、变流控制模块以及至少两个变流模块；直流模块用于与储能设备电连接；交流模块用于与电网电连接；至少两个变流模块均设置有与直流模块电连接的直流端以及与交流模块电连接的交流端；变流控制模块分别与至少两个变流模块电连接并用于控制电流在直流模块和交流模块之间进行双向流动。
[0006]在本专利技术实施例中，变流控制模块还分别与直流模块和交流模块电连接，变流控制模块被配置为：
[0007]根据直流模块的直流信息或交流模块的交流信息对至少两个变流模块进行控制。
[0008]在本专利技术实施例中，直流模块包括有直流测量单元，直流测量单元用于对直流电压和直流电流进行测量，变流控制模块进一步被配置为：
[0009]在储能设备向电网供电时，根据直流测量单元测量的第一直流电压和第一直流电流进行脉宽调制计算以得到第一计算结果；
[0010]根据第一计算结果对至少两个变流模块进行控制。
[0011]在本专利技术实施例中，交流模块包括有交流测量单元，交流测量单元用于对交流电压和交流电流进行测量，变流控制模块进一步被配置为：
[0012]在储能设备向电网供电时，根据第一预设电压以及交流测量单元测量的第一交流电压对至少两个变流模块进行控制。
[0013]在本专利技术实施例中，变流控制模进一步被配置为：
[0014]在电网向储能设备供电时，根据交流测量单元测量的第二交流电压和第二交流电流进行脉宽调制计算以得到第二计算结果；
[0015]根据第二计算结果对至少两个变流模块进行控制；
[0016]根据第二预设电压以及直流测量单元测量的第二直流电压对至少两个变流模块进行控制。
[0017]在本专利技术实施例中，至少两个变流模块内均设置有故障保护电路，变流控制模块进一步被配置为：
[0018]接收至少一个变流模块发出的故障信息；
[0019]根据故障信息确定待运行变流模块；
[0020]根据直流模块的直流信息或交流模块的交流信息对待运行变流模块进行控制。
[0021]在本专利技术实施例中，直流模块还包括置于直流测量单元与储能设备之间的直流保护单元、直流切换单元和直流电磁兼容单元。
[0022]在本专利技术实施例中，交流模块还包括置于并联设置的至少两个变流模块以及交流测量单元之间的交流滤波单元、交流电磁兼容单元和交流连接单元。
[0023]在本专利技术实施例中，变流模块为四个，四个变流模块的直流端均与直流模块电连接，四个变流模块的交流端均与交流模块电连接，变流控制模块分别与四个变流模块电连接。
[0024]为了实现上述目的，本专利技术第二方面提供一种储能系统，其中，储能系统包括储能设备、电网以及根据以上所述的基于储能变流器并联的拓扑结构。
[0025]通过上述技术方案，本专利技术实施例所提供的基于储能变流器并联的拓扑结构具有如下的有益效果：
[0026]上述技术方案中，拓扑结构包括直流模块、交流模块、变流控制模块以及至少两个变流模块，至少两个变流模块的直流端均与直流模块电连接，至少两个变流模块的交流端均与交流模块电连接，变流控制模块分别与至少两个变流模块电连接，即至少两个变流模块为并联设置，并且变流控制模块可以分别对至少两个变流模块进行独立控制，则在其中任意一个变流模块故障退出运行后剩余的变流模块可以正常运行，提高了运行可靠性，并且还可以大幅降低变流模块内的功率器件通流能力，使得散热要求降低，便于选择性价比更高的通用器件，降低造价，此外系统故障检修时只需停运和更换单个的变流模块，简单高效，提高系统运维效率。
[0027]本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0028]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下
面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0029]图1是根据本专利技术的基于储能变流器并联的拓扑结构的一个实施例的结构示意图；
[0030]图2是根据本专利技术的基于储能变流器并联的拓扑结构的另一个实施例的结构示意图；
[0031]图3是根据本专利技术的储能设备向电网供电的控制方法的流程图；
[0032]图4是根据本专利技术的电网向储能设备供电的控制方法的流程图。
[0033]附图标记说明
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储能设备
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直流模块
[0035]21
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直流保护单元
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22
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直流切换单元
[0036]23
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直流电磁兼容单元
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24
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直流测量单元
[0037]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
变流模块
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交流模块
[0038]41
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交流滤波单元
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42
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交流电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于储能变流器并联的拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构包括：直流模块，用于与储能设备电连接；交流模块，用于与电网电连接；至少两个变流模块，至少两个所述变流模块均设置有与所述直流模块电连接的直流端以及与所述交流模块电连接的交流端；变流控制模块，分别与至少两个所述变流模块电连接并用于控制电流在所述直流模块和所述交流模块之间进行双向流动。2.根据权利要求1所述的基于储能变流器并联的拓扑结构，其特征在于，所述变流控制模块还分别与所述直流模块和所述交流模块电连接，所述变流控制模块被配置为：根据所述直流模块的直流信息或所述交流模块的交流信息对至少两个所述变流模块进行控制。3.根据权利要求2所述的基于储能变流器并联的拓扑结构，其特征在于，所述直流模块包括有直流测量单元，所述直流测量单元用于对直流电压和直流电流进行测量，所述变流控制模块进一步被配置为：在所述储能设备向所述电网供电时，根据所述直流测量单元测量的第一直流电压和第一直流电流进行脉宽调制计算以得到第一计算结果；根据所述第一计算结果对至少两个所述变流模块进行控制。4.根据权利要求3所述的基于储能变流器并联的拓扑结构，其特征在于，所述交流模块包括有交流测量单元，所述交流测量单元用于对交流电压和交流电流进行测量，所述变流控制模块进一步被配置为：在所述储能设备向所述电网供电时，根据第一预设电压以及所述交流测量单元测量的第一交流电压对至少两个所述变流模块进行控制。5.根据权利要求4所述的基于储能变流器并联的拓扑结构，其特征在于，所述变流控制模进一步被配置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱思国，陆佳政，李波，熊蔚立，谭艳军，周秀冬，黄清军，朱远，毛新果，朱俊玮，谢林瑾，
申请(专利权)人：湖南防灾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：