一种模块化多电平储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种模块化多电平储能系统，包括主控制器、从控制器、三相电路和并网电抗器，第一相电路包括三电平储能模块、电池单元、高压H桥模块，每一组电池单元包括第一电池和第二电池，串联支路的正极连接三电平储能模块的正极输入端，串联支路的负极连接三电平储能模块的负极输入端，三电平储能模块的中性输入端连接在第一电池与第二电池间；三电平储能模块的输出端依次串联连接，且排在首位的三电平储能模块的输出端连接高压H桥模块的正极输入端，排在末尾的三电平储能模块的输出端连接高压H桥模块的负极输入端。本发明专利技术可避免电池的直接串联；每个储能模块可以输出三电平电压，使用的储能模块及其控制器数量可减少一半，成本降低。

A Modular Multi-level Energy Storage System

【技术实现步骤摘要】
一种模块化多电平储能系统
本专利技术涉及一种储能
，尤其涉及一种模块化多电平储能系统。
技术介绍
目前，随着新能源发电的广泛应用，储能在电力系统中的地位越来越重要。常用的储能电池单体直接串并联使用，对于电池一致性要求高。不仅容错能力差，而且存在串联均压和并联均流的问题，效率低。模块化储能技术是将电力电子变换器控制的低压电池单元作为一个独立的模块，将其串联成组后输出高压，是一种柔性电池成组技术，每个储能模块都能独立控制其充放电和SOC，避免了大量电池单体的直接串联，可以使用不同规格不同新旧程度的电池，实现废旧电池的梯次利用，且不需要额外配置电池能量管理系统。但是，现有的方案存在以下缺陷：上述模块化储能技术其主要缺点是储能模块数量多，而且每个都需要配置独立的控制单元，成本较高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种模块化多电平储能系统，其能解决现有技术中储能模块数量多，每个储能模块需要独立控制的技术问题。本专利技术采用如下技术方案实现：一种模块化多电平储能系统，其特征在于，包括主控制器、若干从控制器、三相电路和与所述三相电路一一对应的并网电抗器，所述三相电路包括第一相电路、第二相电路和第三相电路，所述第一相电路包括多个三电平储能模块、若干组电池单元、高压H桥模块，所述三电平储能模块与所述电池单元一一对应，每一组所述电池单元均包括依次串联形成串联支路的第一电池和第二电池，所述串联支路的正极连接所述三电平储能模块的正极输入端，所述串联支路的负极连接所述三电平储能模块的负极输入端，所述三电平储能模块的中性输入端连接在所述第一电池与所述第二电池之间；相邻的两个所述三电平储能模块之间，前一个所述三电平储能模块的负极输出端连接后一个所述三电平储能模块的正极输出端，且排在首位的所述三电平储能模块的正极输出端连接所述高压H桥模块的正极输入端，排在末位的所述三电平储能模块的输出端连接所述高压H桥模块的负极输入端；所述高压H桥模块的第一输出端、所述第二相电路的第一输出端和所述第三相电路的第一输出端均通过对应的所述并网电抗器连接外部交流电网，所述高压H桥模块的第二输出端、所述第二相电路的第二输出端和所述第三相电路的第二输出端均连接公共连接端；所述三电平储能模块和所述高压H桥模块分别与对应的从控制器连接，且所述第一相电路、所述第二相电路和所述第三相电路分别对应的从控制器均与所述主控制器连接。进一步地，所述三电平储能模块包括电容C1、电容C2、可控开关S1、可控开关S2、可控开关S3和可控开关S4，所述可控开关S1的发射极连接所述可控开关S2的集电极，所述可控开关S2的发射极连接所述可控开关S3的集电极，所述可控开关S3的发射极连接所述可控开关S4的集电极，所述可控开关S1的集电极连接所述串联支路的正极，所述可控开关S4的发射极连接所述串联支路的负极，所述中性输入端位于所述可控开关S2的发射极与所述可控开关S3的集电极之间，所述高压H桥模块的正极输入端连接在所述可控开关S1的发射极与所述可控开关S2的集电极之间，所述高压H桥模块的负极输入端连接在所述可控开关S3的发射极与所述可控开关S4的集电极之间；所述电容C1的一端连接所述可控开关S1的集电极，所述电容C1的另一端通过所述电容C2连接所述可控开关S4的发射极，所述可控开关S1的基极、所述可控开关S2的基极、所述可控开关S3的基极和所述可控开关S4的基极均与所述从控制器连接。进一步地，所述高压H桥模块为全桥变换器，包括电容C3、高压开关S5、高压开关S6、高压开关S7、高压开关S8，所述高压开关S5的集电极和所述高压开关S7的集电极连接作为所述高压H桥模块的正极输入端，所述高压开关S6的发射极和所述高压开关S8的发射极连接作为所述高压H桥模块的负极输入端，所述高压开关S5的发射极与所述高压开关S6的集电极连接作为所述高压H桥模块的第一输出端，所述高压开关S7的发射极与所述高压开关S8的集电极连接作为所述高压H桥模块的第二输出端，所述电容C3的一端连接所述高压开关S5的集电极，另一端连接所述高压开关S6的发射极，所述从控制器控制所述高压开关S5、所述高压开关S6、所述高压开关S7和所述高压开关S8的导通和关断。进一步地，所述主控制器包括通信模块、并网矢量控制模块、SOC均衡模块、PWM信号生成模块和主从交互模块，所述通信模块、所述并网矢量控制模块、所述SOC均衡模块、所述PWM信号生成模块和所述主从交互模块依次连接，所述第一相电路、所述第二相电路和所述第三相电路分别对应的从控制器均与所述主控制器连接。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：.本专利技术每一个储能模块均可接入两个电池，并对电池独立控制充放电，避免电池的直接串联；每个储能模块可以输出三电平电压，使用的储能模块及其控制器数量可减少一半，成本大大降低，并且配线简单，每个模块的两组电池串联后只需要三根电缆线接到储能模块，与采用两电平模块相比电缆线数量可减少25％。附图说明图1为本专利技术的一种模块化多电平储能系统的整体模块结构图；图2为本专利技术的三相电路、并网电抗器的连接结构图；图3为本专利技术的三电平储能模块的电路结构图；图4为本专利技术的高压H桥模块的电路结构图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。如图1和图2所示，本专利技术提供了一种模块化多电平储能系统，包括主控制器、若干从控制器、三相电路和与所述三相电路一一对应的并网电抗器L。所述三相电路包括第一相电路、第二相电路和第三相电路，所述第一相电路包括多个三电平储能模块、若干组电池单元、高压H桥模块，所述三电平储能模块与所述电池单元一一对应。电池单元与三电平储能模块的数量也相等。具体的，每一组所述电池单元均包括两个电池，在本专利技术中记为第一电池B1和第二电池B2，第一电池B1和第二电池B2串联连接，形成串联支路。该串联支路的正极连接所述三电平储能模块的正极输入端X1，所述串联支路的负极连接所述三电平储能模块的负极输入端X3，所述三电平储能模块的中性输入端X2连接在所述第一电池B1与所述第二电池B2之间相邻的两个所述三电平储能模块之间，前一个所述三电平储能模块的负极输出端连接后一个所述三电平储能模块的正极输出端，且排在首位的所述三电平储能模块的正极输出端连接所述高压H桥模块的正极输入端，排在末位的所述三电平储能模块的输出端连接所述高压H桥模块的负极输入端；所述高压H桥模块的第一输出端、所述第二相电路的第一输出端和所述第三相电路的第一输出端均通过对应的所述并网电抗器L连接外部交流电网，所述高压H桥模块的第二输出端、所述第二相电路的第二输出端和所述第三相电路的第二输出端均连接公共连接端所述三电平储能模块和所述高压H桥模块分别与对应的从控制器连接，且所述第一相电路、所述第二相电路和所述第三相电路分别对应的从控制器均与所述主控制器连接。也就是，每一个三电平储能模块对应不同的从控制器，每一个三电平储能模块和高压H桥模块分别对应不同的从控制器。并且第二相电路、第三相电路也分配有分别对应的从控制器。实际上，每一个三电平储能模块均具有一个正极输出端X4和一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化多电平储能系统，其特征在于，包括主控制器、若干从控制器、三相电路和与所述三相电路一一对应的并网电抗器，所述三相电路包括第一相电路、第二相电路和第三相电路，所述第一相电路包括多个三电平储能模块、若干组电池单元、高压H桥模块，所述三电平储能模块与所述电池单元一一对应，每一组所述电池单元均包括依次串联形成串联支路的第一电池和第二电池，所述串联支路的正极连接所述三电平储能模块的正极输入端，所述串联支路的负极连接所述三电平储能模块的负极输入端，所述三电平储能模块的中性输入端连接在所述第一电池与所述第二电池之间；相邻的两个所述三电平储能模块之间，前一个所述三电平储能模块的负极输出端连接后一个所述三电平储能模块的正极输出端，且排在首位的所述三电平储能模块的正极输出端连接所述高压H桥模块的正极输入端，排在末位的所述三电平储能模块的输出端连接所述高压H桥模块的负极输入端；所述高压H桥模块的第一输出端、所述第二相电路的第一输出端和所述第三相电路的第一输出端均通过对应的所述并网电抗器连接外部交流电网，所述高压H桥模块的第二输出端、所述第二相电路的第二输出端和所述第三相电路的第二输出端均连接公共连接端；所述三电平储能模块和所述高压H桥模块分别与对应的从控制器连接，且所述第一相电路、所述第二相电路和所述第三相电路分别对应的从控制器均与所述主控制器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平储能系统，其特征在于，包括主控制器、若干从控制器、三相电路和与所述三相电路一一对应的并网电抗器，所述三相电路包括第一相电路、第二相电路和第三相电路，所述第一相电路包括多个三电平储能模块、若干组电池单元、高压H桥模块，所述三电平储能模块与所述电池单元一一对应，每一组所述电池单元均包括依次串联形成串联支路的第一电池和第二电池，所述串联支路的正极连接所述三电平储能模块的正极输入端，所述串联支路的负极连接所述三电平储能模块的负极输入端，所述三电平储能模块的中性输入端连接在所述第一电池与所述第二电池之间；相邻的两个所述三电平储能模块之间，前一个所述三电平储能模块的负极输出端连接后一个所述三电平储能模块的正极输出端，且排在首位的所述三电平储能模块的正极输出端连接所述高压H桥模块的正极输入端，排在末位的所述三电平储能模块的输出端连接所述高压H桥模块的负极输入端；所述高压H桥模块的第一输出端、所述第二相电路的第一输出端和所述第三相电路的第一输出端均通过对应的所述并网电抗器连接外部交流电网，所述高压H桥模块的第二输出端、所述第二相电路的第二输出端和所述第三相电路的第二输出端均连接公共连接端；所述三电平储能模块和所述高压H桥模块分别与对应的从控制器连接，且所述第一相电路、所述第二相电路和所述第三相电路分别对应的从控制器均与所述主控制器连接。2.如权利要求1所述的模块化多电平储能系统，其特征在于，所述三电平储能模块包括电容C1、电容C2、可控开关S1、可控开关S2、可控开关S3和可控开关S4，所述可控开关S1的发射极连接所述可控开关S2的集电极，所述可控开关S2的发射极连接所述可控开关S3的集电极，所述可控开关S3的发射极连接所述可控开关S4的集电极，所述可控开关S1的集电极连接所述串联支路的正极，所述可控开关S...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，
申请(专利权)人：杭州模储科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33