一种高效光储联合的自给式储能变流器制造技术

本发明专利技术涉及电力电子及新能源应用技术领域，具体地讲是一种高效光储联合的自给式储能变流器。本发明专利技术的目的是提供一种能有效提高效率、减小谐波并且可以与光伏联合的高效光储联合的自给式储能变流器。本发明专利技术一种高效光储联合的自给式储能变流器，包括LCL滤波模块、三电平交直流变换器模块、保护模块和光储三端变换器模块，所述LCL滤波模块的输入端连接电网，LCL滤波模块的输出端连接三电平交直流变换器模块的网侧输入端，三电平交直流变换器模块的输出端与保护模块的一端相连接，保护模块的另一端与光储三端变换器模块相连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子及新能源应用
，具体地讲是一种高效光储联合的自给式储能变流器。
技术介绍
全球能源危机和环境污染问题的加剧，促进了可再生能源的大规模应用，随着太阳能光伏技术的不断进步，光伏发电开始更多的走入人们的生产生活中，但是在利用太阳能的同时，不能忽视光伏发电具有间歇性、波动性的缺点。而电池储能技术的利用就巧妙的解决了光伏发电的这些问题，在光伏发电的基础上配备大容量存储电能的蓄电池，大大增强了系统的稳定性。然而，现阶段传统的储能变流器，虽然可以实现电池的充放电功能，支持并网与离网运行，但是存在效率低、纹波高、体积大等缺点，从而限制了其应用场合，而且一般不能和光伏发电相结合，只能单一实现储能的功能。而传统的含有光伏发电的储能变流器，光伏发电和储能电池都是通过两个并联的独立变流器相结合，在单独研究控制时，简单易控，但是在整个系统来讲，其及时性和协调性就不能很好的满足要求。
技术实现思路
本专利技术针对传统储能变流器的技术不足，提供一种能有效提高效率、减小谐波并且可以与光伏联合的高效光储联合的自给式储能变流器，变流器两级之间提供了必要的保护电路。本专利技术为实现上述目的而采取的技术方案为：一种高效光储联合的自给式储能变流器，包括LCL滤波模块、三电平交直流变换器模块、保护模块和光储三端变换器模块，所述LCL滤波模块的输入端连接电网，LCL滤波模块的输出端连接三电平交直流变换器模块的网侧输入端，三电平交直流变换器模块的输出端与保护模块的一端相连接，保护模块的另一端与光储三端变换器模块相连接。进一步地，本专利技术所述的LCL滤波模块由三相等效电感L1、电感L2、电感L3、等效电感L4、电感L5、电感L6、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2和电阻R3组成，三相等效电感L1、电感L2和电感L3的一端分别与电网相连接，三相等效电感L1、电感L2和电感L3的另一端分别与等效电感L4、电感L5和电感L6的一端相连接，等效电感L4、电感L5和电感L6的另一端分别与三电平交直流变换器的输入端相连接，三相等效电感L1和等效电感L4之间接电阻R1和电容C1的串联支路，电感L2和电感L5之间接电阻R2和电容C2的串联支路，电感L3和电感L6之间接电阻R3和电容C3的串联支路，电容C1、电容C2和电容C3之间通过星形连接方式连接。本专利技术所述的三电平交直流变换器模块由功率开关管Sa1、功率开关管Sa2、功率开关管Sa3、功率开关管Sa4、功率开关管Sb1、功率开关管Sb2、功率开关管Sb3、功率开关管Sb4、功率开关管Sc1、功率开关管Sc2、功率开关管Sc3、功率开关管Sc4、稳压电容C4和稳压电容C5组成，功率开关管Sa1、功率开关管Sa2、功率开关管Sa3和功率开关管Sa4构成第一T型桥，功率开关管Sa1的发射极与功率开关管Sa2的漏极相连，功率开关管Sa1和功率开关管Sa2构成第一T型桥的纵向桥臂，功率开关管Sa3的漏极与功率开关管Sa4的漏极相连，功率开关管Sa3和功率开关管Sa4反向串联构成第一T型桥的横向桥臂，功率开关管Sa3的源极连接于功率开关管Sa1的发射极与功率开关管Sa2的漏极之间；功率开关管Sb1、功率开关管Sb2、功率开关管Sb3和功率开关管Sb4构成第二T型桥，功率开关管Sb1的发射极与功率开关管Sb2的漏极相连，功率开关管Sb1和功率开关管Sb2构成第二T型桥的纵向桥臂，功率开关管Sb3的漏极与功率开关管Sb4的漏极相连，功率开关管Sb3和功率开关管Sb4反向串联构成第二T型桥的横向桥臂，功率开关管Sb3的源极连接于功率开关管Sb1的发射极与功率开关管Sb2的漏极之间；功率开关管Sc1、功率开关管Sc2、功率开关管Sc3和功率开关管Sc4构成第三T型桥，功率开关管Sc1的发射极与功率开关管Sc2的漏极相连，功率开关管Sc1和功率开关管Sc2构成第三T型桥的纵向桥臂，功率开关管Sc3的漏极与功率开关管Sc4的漏极相连，功率开关管Sc3和功率开关管Sc4反向串联构成第三T型桥的横向桥臂，功率开关管Sc3的源极连接于功率开关管Sc1的发射极与功率开关管Sc2的漏极之间；第一T型桥的输入端与等效电感L4的另一端相连接，第二T型桥的输入端与电感L5的另一端相连接，第三T型桥的输入端与电感L6的另一端相连接，第一T型桥、第二T型桥和第三T型桥的输出端都连接于端口3，端口3连接于稳压电容C4和稳压电容C5的串联支路中间，稳压电容C4和稳压电容C5的串联支路接于端口4与端口5之间，第一T型桥、第二T型桥、第三T型桥分别并联于端口1与端口2之间，功率开关管Sa1的集电极、功率开关管Sb1的集电极、功率开关管Sc1的集电极连接于端口1，功率开关管Sa2的源极、功率开关管Sb2的源极、功率开关管Sc2的源极连接于端口2，功率开关管Sa4的源极、功率开关管Sb4的源极、功率开关管Sc4的源极连接于端口3，端口3连接于稳压电容C4和稳压电容C5的串联支路中间，稳压电容C4和稳压电容C5的串联支路接于端口4与端口5之间，端口1与端口4相连，端口2与端口5相连。本专利技术所述的保护模块由电阻R4与功率开关管S5组成，电阻R4与功率开关管S5组成串联支路，电阻R4一端接于端口4，另一端接于功率开关管S5的集电极，功率开关管S5的发射极接于端口5。本专利技术所述的光储三端变换器模块包括包括光伏发电单元PV、蓄电池储能单元、电力电子开关S6、电力电子开关S7、电力电子开关S8、电容C6、电容C7、电容C8、电感L7、电感L8、电感L9和二极管VD5，光伏发电单元PV两端并联电容C6，电容C6两端分别接入端口7和端口10，二极管VD5的阳极连接端口7，二极管VD5的阴极连接端口6，电容C7的一侧连接端口6，另一侧连接端口8，电力电子开关S6的漏极连接端口7，电力电子开关S6的源极连接端口8，电感L7两侧分别连接端口4和端口6，电感L8两侧分别连接端口8和端口10，电感L9两侧分别连接端口9和蓄电池储能单元正极，电力电子开关S7和电力电子开关S8反并联，电力电子开关S7的漏极连接端口6，电力电子开关S8的源极连接端口8，电力电子开关S7的源极和电力电子开关S8的漏极连接端口9，所述蓄电池储能单元的正极连接电感L9的一端，蓄电池储能单元的负极连接端口10，蓄电池储能单元的两侧并联电容C8。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术实现了光伏发电技术和储能技术相结合的一体式结构，具有体积小、动态响应快、集中控制等优点，而且光伏发电可以同时向储能蓄电池和直流母线提供电能，储能蓄电池可以在并、离网情况下很好的进行充放电，既可以为直流母线提供电能，也能很好的平抑光伏发电带来的功率波动。2、本专利技术的网侧使用了LCL滤波电路和三电平交直流变换器，LCL滤波电路可以有效的抑制谐波，而且相比较传统的L型滤波器，同样的滤波效果LCL滤波电路在体积和成本上更有优势，三电平交直流变换器相比较传统的两电平变换器，本身就具有减少谐波含量的优势，输出波形更接近正弦波，可以有效提高电能质量，而且开关频率降低，降低了电磁干扰，提高了系统的效率。3、本专利技术两级之间提高了保护电路，该电路结构简单，可以有效的防止母线电容过压或电路故障保护放电。附图说明图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效光储联合的自给式储能变流器，其特征是包括LCL滤波模块、三电平交直流变换器模块、保护模块和光储三端变换器模块，所述LCL滤波模块的输入端连接电网，LCL滤波模块的输出端连接三电平交直流变换器模块的网侧输入端，三电平交直流变换器模块的输出端与保护模块的一端相连接，保护模块的另一端与光储三端变换器模块相连接。

【技术特征摘要】
1.一种高效光储联合的自给式储能变流器，其特征是包括LCL滤波模块、三电平交直流变换器模块、保护模块和光储三端变换器模块，所述LCL滤波模块的输入端连接电网，LCL滤波模块的输出端连接三电平交直流变换器模块的网侧输入端，三电平交直流变换器模块的输出端与保护模块的一端相连接，保护模块的另一端与光储三端变换器模块相连接。2.根据权利要求1所述的一种高效光储联合的自给式储能变流器，其特征是所述的LCL滤波模块由三相等效电感L1、电感L2、电感L3、等效电感L4、电感L5、电感L6、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2和电阻R3组成，三相等效电感L1、电感L2和电感L3的一端分别与电网相连接，三相等效电感L1、电感L2和电感L3的另一端分别与等效电感L4、电感L5和电感L6的一端相连接，等效电感L4、电感L5和电感L6的另一端分别与三电平交直流变换器的输入端相连接，三相等效电感L1和等效电感L4之间接电阻R1和电容C1的串联支路，电感L2和电感L5之间接电阻R2和电容C2的串联支路，电感L3和电感L6之间接电阻R3和电容C3的串联支路，电容C1、电容C2和电容C3之间通过星形连接方式连接。3.根据权利要求1所述的一种高效光储联合的自给式储能变流器，其特征是所述的三电平交直流变换器模块由功率开关管Sa1、功率开关管Sa2、功率开关管Sa3、功率开关管Sa4、功率开关管Sb1、功率开关管Sb2、功率开关管Sb3、功率开关管Sb4、功率开关管Sc1、功率开关管Sc2、功率开关管Sc3、功率开关管Sc4、稳压电容C4和稳压电容C5组成，功率开关管Sa1、功率开关管Sa2、功率开关管Sa3和功率开关管Sa4构成第一T型桥，功率开关管Sa1的发射极与功率开关管Sa2的漏极相连，功率开关管Sa1和功率开关管Sa2构成第一T型桥的纵向桥臂，功率开关管Sa3的漏极与功率开关管Sa4的漏极相连，功率开关管Sa3和功率开关管Sa4反向串联构成第一T型桥的横向桥臂，功率开关管Sa3的源极连接于功率开关管Sa1的发射极与功率开关管Sa2的漏极之间；功率开关管Sb1、功率开关管Sb2、功率开关管Sb3和功率开关管Sb4构成第二T型桥，功率开关管Sb1的发射极与功率开关管Sb2的漏极相连，功率开关管Sb1和功率开关管Sb2构成第二T型桥的纵向桥臂，功率开关管Sb3的漏极与功率开关管Sb4的漏极相连，功率开关管Sb3和功率开关管Sb4反向串联构成第二T型桥的横向桥臂，功率开关管Sb3的源极连接于功率开关管Sb1的发射极与功率开关管Sb2的漏极之间；功率开关管Sc1、功率开关管Sc2、功率开关管Sc3和功率开关管Sc4构成第三T型桥，功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：荀之，张惠生，王俊，黄华，和琨，韩敏，任俊芳，赵兴勇，张晏铭，杨健，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司临汾供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山西;14