一種電池儲能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力領(lǐng)域，具體為一種電池儲能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電力領(lǐng)域中，采用儲能裝置平抑太陽能和風(fēng)能的功率波動(dòng)，起到“削峰填谷”的作用，從而可以向電網(wǎng)提供穩(wěn)定的功率輸出。大容量電池儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用改變了電能只能傳輸不能存儲的歷史，給電網(wǎng)生產(chǎn)和運(yùn)行帶來革命性的影響，極大地促進(jìn)我國智能電網(wǎng)的發(fā)展。
[0003 ]電池儲能系統(tǒng)采用AC/DC雙向功率變換器，實(shí)現(xiàn)電池和電網(wǎng)之間的功率雙向流動(dòng)，功率變換器是儲能系統(tǒng)能量控制的核心。目前電池儲能中應(yīng)用的功率變換器主要有DC/AC單級結(jié)構(gòu)和DC/DC+DC/AC雙級式結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式。大多數(shù)儲能應(yīng)用中，功率變換器采用低壓方案，交流側(cè)電壓一般< AC690V，單機(jī)功率容量一般在數(shù)百kW，更大的容量則需通過多臺功率變換器在交流側(cè)并聯(lián)實(shí)現(xiàn)。ABB公司的個(gè)別型號功率變換器采用IGCT功率器件，直流側(cè)電壓可達(dá)3-5kV，交流側(cè)電壓可達(dá)2kV。
[0004]DC/AC單級結(jié)構(gòu)是將電池組直接接于功率變換器直流母線端、再經(jīng)功率變換器逆變后接入電網(wǎng)。DC/DC+DC/AC雙級結(jié)構(gòu)將電池電壓經(jīng)第一級的DC/DC變換后得到穩(wěn)定的直流電壓，再經(jīng)過DC/AC變換器逆變后接入電網(wǎng)。加入DC/DC穩(wěn)壓環(huán)節(jié)消除了電池電壓變化對后級DC/AC變換器控制的影響。但增加的DC/DC環(huán)節(jié)也增加了開關(guān)損耗、體積和成本，降低了效率。同時(shí)，現(xiàn)有的儲能裝置，普遍存在電壓較高，電池壽命短，不容易用于礦井內(nèi)的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種使用壽命長，儲能均衡，電壓合理的電池儲能系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]一種電池儲能系統(tǒng)，包括儲能電池單元，功率模塊，三相多繞組變壓器，及系統(tǒng)的控制電路;所述儲能電池單元連接多個(gè)功率模塊;每個(gè)功率模塊包括三相，其中每相均由多個(gè)單相H橋變換器組成;每相的輸出端分別與三相多繞組變壓器中對應(yīng)一相繞組的原邊連接;所述三相多繞組變壓器的副邊全部串聯(lián)后輸出；所述的控制電路輸出端分別連接每個(gè)功率模塊。
[0008]優(yōu)選的，控制電路包括相互連接的電池管理電路BMS、斷路器和LC濾波電路。
[0009]進(jìn)一步，每個(gè)單相H橋變換器均采用電力電子開關(guān)結(jié)構(gòu)。
[0010]再進(jìn)一步，儲能電池單元的輸出端與LC濾波電路的輸入端相連傳輸直流電壓;L C濾波電路的輸出端與三相中每個(gè)單相H橋變換器的直流端相連傳輸直流電壓。
[0011]再進(jìn)一步，LC濾波電路包括一個(gè)電感和濾波電容;單相H橋變換器包括四個(gè)電力電子開關(guān)；四個(gè)電力電子開關(guān)連接組成單相_喬，與并聯(lián)在直流側(cè)的濾波電容構(gòu)成功率模塊。
[0012]進(jìn)一步，儲能電池單元是由多個(gè)充電電池串聯(lián)組成。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0014]本實(shí)用新型通過采用單相H橋變換器作為儲能單元進(jìn)行電能的AC/DC雙向變換，并且將多個(gè)儲能單元串聯(lián)構(gòu)成三相H橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)中的每一相，從而在此連接方式的基礎(chǔ)上，通過三相H橋共用一個(gè)電池組解決了二次諧波對電池壽命的影響。并且由于采用多個(gè)儲能單元，可以利用控制各個(gè)儲能單元輸出電壓幅值的相互比例來實(shí)現(xiàn)同一線電壓支路上的不同儲能單元的能量均衡?？刂迫齻€(gè)線電壓支路的電流比例來實(shí)現(xiàn)不同線支路上的儲能單元的總能量均衡。使其在同等功率下，能夠滿足高電壓、小電流并且無二次諧波，對電池單體容量要求低;通過旁路可實(shí)現(xiàn)冗余，可靠性高;具有平衡電池電壓的功能，在Mff級大容量時(shí)方案成本較低，供電電壓低，能夠很好的適用于礦井內(nèi)的工作。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)例中所述電池儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型實(shí)例中所述電池儲能系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本實(shí)用新型的解釋而不是限定。
[0018]本實(shí)用新型一種電池儲能系統(tǒng)，如圖1所示，包括儲能電池單元及系統(tǒng)的控制電路;儲能電池單元連接多個(gè)功率模塊;每個(gè)功率模塊包括三相，每相由多個(gè)H橋變換器組成；其中，每相與三相多繞組變壓器的中對應(yīng)的一相繞組的原邊對應(yīng)連接;三相多繞組變壓器的副邊串聯(lián)后輸出。
[0019]通過采用上述的連接方式，采取三相H橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)，每一相由多個(gè)儲能單元串聯(lián)構(gòu)成，儲能單元采用單相H橋變換器實(shí)現(xiàn)電能的AC/DC雙向變換;并可采用低電壓的儲能電池單元實(shí)現(xiàn)礦下工作。通過三相H橋共用一個(gè)電池組解決了二次諧波對電池壽命的影響。
[0020]由于采用多個(gè)儲能單元，可以利用控制各個(gè)儲能單元輸出電壓幅值的相互比例來實(shí)現(xiàn)同一線電壓支路上的不同儲能單元的能量均衡?？刂迫齻€(gè)線電壓支路的電流比例來實(shí)現(xiàn)不同線支路上的儲能單元的總能量均衡。
[0021]本優(yōu)選實(shí)例中，如圖2所示，控制電路包括相互連接的電池管理電路BMS、斷路器和LC濾波電路。每個(gè)單相H橋變換器采用電力電子開關(guān)結(jié)構(gòu)。儲能電池單元的輸出端與LC濾波電路的輸入端相連傳輸直流電壓;LC濾波電路的輸出端與每個(gè)三相的H橋變換器的直流端相連以傳輸直流電壓。儲能電池單元是由多個(gè)充電電池串聯(lián)組成。
[0022]如圖2所不，每4個(gè)電力電子開關(guān)構(gòu)成一個(gè)單相的!1橋變換器，每個(gè)單相財(cái)喬變換器和直流電容連接為單相H橋結(jié)構(gòu)，直流電容并聯(lián)在直流側(cè)。三相多繞組變壓器變比為I: I。
[0023]具體的如圖2所示，電池管理電路BMS用于檢測電池組狀態(tài)，儲能電池單元的輸出端與LC濾波電路的輸入端相連傳輸直流電壓，LC濾波電路的輸出端與三相的H橋變換器的直流端相連以傳輸直流電壓，功率模塊的H橋變換器的輸出端與多繞組變壓器相連，如此構(gòu)成儲能單元，三相中的各個(gè)儲能單元交流側(cè)連接變壓器后串聯(lián)后輸出，其中一端為模塊化中低壓儲能系統(tǒng)的中性點(diǎn)，另一端與電網(wǎng)構(gòu)成中低壓儲能系統(tǒng)的三相。
[0024]本優(yōu)選實(shí)例中，LC濾波電路包括一個(gè)電感和濾波電容;單相H橋變換器包括四個(gè)電力電子開關(guān)，四個(gè)電力電子開關(guān)連接組成單相_喬，與并聯(lián)在直流側(cè)的濾波電容構(gòu)成功率模塊。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠同等功率下，高電壓、小電流、無二次諧波的輸出，對電池單體容量要求低;通過旁路可實(shí)現(xiàn)冗余，可靠性高；具有平衡電池電壓的功能，在MW級大容量時(shí)成本較低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括儲能電池單元，功率模塊，三相多繞組變壓器，及系統(tǒng)的控制電路； 所述儲能電池單元連接多個(gè)功率模塊;每個(gè)功率模塊包括三相，其中每相均由多個(gè)單相H橋變換器組成;每相的輸出端分別與三相多繞組變壓器中對應(yīng)一相繞組的原邊連接； 所述三相多繞組變壓器的副邊全部串聯(lián)后輸出； 所述的控制電路輸出端分別連接每個(gè)功率模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路包括相互連接的電池管理電路BMS、斷路器和LC濾波電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池儲能系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)單相H橋變換器均采用電力電子開關(guān)結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池儲能系統(tǒng)，其特征在于，儲能電池單元的輸出端與LC濾波電路的輸入端相連傳輸直流電壓;LC濾波電路的輸出端與三相中每個(gè)單相H橋變換器的直流端相連傳輸直流電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池儲能系統(tǒng)，其特征在于，LC濾波電路包括一個(gè)電感和濾波電容;單相H橋變換器包括四個(gè)電力電子開關(guān)；四個(gè)電力電子開關(guān)連接組成單相H橋，與并聯(lián)在直流側(cè)的濾波電容構(gòu)成功率模塊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池儲能系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電池單元是由多個(gè)充電電池串聯(lián)組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型一種電池儲能系統(tǒng)，包括儲能電池單元，功率模塊，三相多繞組變壓器，及系統(tǒng)的控制電路；所述儲能電池單元連接多個(gè)功率模塊；每個(gè)功率模塊包括三相，其中每相均由多個(gè)單相H橋變換器組成；每相的輸出端分別與三相多繞組變壓器中對應(yīng)一相繞組的原邊連接；所述三相多繞組變壓器的副邊全部串聯(lián)后輸出；所述的控制電路輸出端分別連接每個(gè)功率模塊。通過采用單相H橋變換器作為儲能單元進(jìn)行電能的AC/DC雙向變換，并且將多個(gè)儲能單元串聯(lián)構(gòu)成三相H橋級聯(lián)結(jié)構(gòu)中的每一相，從而在此連接方式的基礎(chǔ)上，通過三相H橋共用一個(gè)電池組解決了二次諧波對電池壽命的影響。能夠滿足高電壓、小電流并且無二次諧波，對電池單體容量要求低。
【IPC分類】H02J3/32, H02J3/38, H02M7/72
【公開號】CN205248821
【申請?zhí)枴緾N201521020003
【發(fā)明人】劉寶文, 蘇位峰, 衛(wèi)三民, 殷曉剛
【申請人】中國西電電氣股份有限公司, 北京西電華清科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月9日