储能功率模块以及储能系统技术方案

本申请提供了一种储能功率模块以及储能系统。储能功率模块通过级联的方式连接形成储能系统，包括功率转换电路和储能单元，功率转换电路包括桥式变流单元以及包括多个并联DC

【技术实现步骤摘要】
储能功率模块以及储能系统


[0001]本专利技术涉及电力系统储能领域，尤其涉及一种储能功率模块以及储能系统。

技术介绍

[0002]目前有研究提出采用模块化多电平功率模块方案的储能系统，通过多个模块输出电压可控的叠加形成所需要的交流电压波形。模块化多电平功率模块采用两电平或三电平大容量的变流器实现交流电网对电池系统的充电或或电池向交流电网的放电，目前的研究为了达到相应的谐波含量标准，往往通过提高开关频率来实现，开关频率比较大，导致变流器的开关损耗比较大，并且，最终的充放电电流依旧存在比较大的纹波，对于电池的寿命存在较大的影响，因此，目前采用的模块化多电平功率模块的储能方案，存在开关损耗大、电池寿命较短等问题。

技术实现思路

[0003]基于上述现状，本申请的主要目的在于提供一种储能功率模块以及储能系统，在储能电池组充放电时，采用多相的DC
‑
DC直流变换器对充放电电流进行直流转换，可以有效减少直流电流的纹波，提高电池寿命，同时降低开关频率，减少储能系统能量转换的损耗。
[0004]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0005]一种储能功率模块，用于以级联的方式连接以形成储能系统，所述储能功率模块包括功率转换电路和储能单元；
[0006]所述功率转换电路的一侧为级联侧，用于级联以便与交流电网连接，另一侧为储能侧，与所述储能单元连接，用于向所述储能单元提供电能或者接收所述储能单元释放的电能；
[0007]所述功率转换电路包括桥式变流单元以及DC
‑
DC单元，其中：
[0008]所述桥式变流单元包括主要由多个开关管形成的桥式变流器以及与所述桥式变流器的第二侧连接的储能电容，所述桥式变流器的第一侧为所述级联侧，所述桥式变流器的第二侧为直流侧；
[0009]所述DC
‑
DC单元包括N个并联的DC
‑
DC支路，N为不小于2的整数，每个DC
‑
DC支路的工作相位依次相差360
°
/N，每个DC
‑
DC支路包括主要由多个开关管以及第一电感形成的半桥变换器，所述DC
‑
DC单元具有第一直流侧和第二直流侧，所述第一直流侧与所述桥式变流单元的直流侧连接，所述第二直流侧与所述储能单元的正极、负极连接。
[0010]可选地，所述储能功率模块还包括控制单元，所述控制单元与所述桥式变流单元、所述DC
‑
DC单元以及所述储能单元电连接，用于监测所述储能电容的电压信息以及所述储能单元的储能信息，并向所述桥式变流单元和所述DC
‑
DC单元的各个开关管发送控制信号。
[0011]可选地，所述控制单元能够向所述DC
‑
DC单元中每个DC
‑
DC支路的开关管发送对应的PWM控制信号控制每个开关管的导通和关断，以使所述功率转换电路在向所述储能单元提供电能或者接收所述储能单元释放的电能时，每个DC
‑
DC支路中的电流的相位依次相差
360
°
/N。
[0012]可选地，所述桥式变流器为单相全桥变换器，包括4个开关管，分别为第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，其中：
[0013]所述第一开关管的源极与所述第三开关管漏极连接后，引出所述桥式变流器的第一端；
[0014]所述第二开关管的源极与所述第四开关管漏极连接后，引出所述桥式变流器的第二端，所述桥式变流器的第一端以及第二端形成所述桥式变流器的第一侧；
[0015]所述第一开关管的漏极、第二开关管的漏极与所述储能电容的正极连接后，引出所述桥式变流器的第三端；
[0016]所述第三开关管的源极、第四开关管的源极与所述储能电容的负极连接后，引出所述桥式变流器的第四端，所述桥式变流器的第三端与第四端形成所述桥式变流器的第二侧。
[0017]可选地，所述桥式变流器为单相半桥变换器，包括2个开关管，分别为第五开关管以及第六开关管，其中：
[0018]所述第五开关管的源极与所述第六开关管漏极连接后，引出所述桥式变流单元的第一端；
[0019]所述第六开关管的源极与所述储能电容的负极连接后，引出所述桥式变流单元的第二端，所述桥式变流单元的第一端以及第二端形成所述桥式变流单元的第一侧；
[0020]所述第五开关管的漏极与所述储能电容的正极连接后，引出所述桥式变流单元的第三端，所述桥式变流单元的第三端与第二端形成所述桥式变流单元的第二侧。
[0021]可选地，每个所述半桥变换器中的多个开关管为第七开关管和第八开关管，其中：
[0022]各所述第七开关管的漏极引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第一端，各所述第八开关管的源极引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第二端；
[0023]每个半桥变换器中的所述第七开关管的源极、所述第八开关管的漏极以及第一电感的一端连接，各所述第一电感的另一端形成所述DC
‑
DC单元的第三端；
[0024]所述DC
‑
DC单元的第一端和第二端形成所述DC
‑
DC单元的第一直流侧，第二端和第三端形成所述DC
‑
DC单元的第二直流侧。
[0025]可选地，所述半桥变换器中多个开关管为第七开关管和第八开关管，其中：
[0026]每个半桥变换器中的第七开关管的源极、第八开关管的漏极以及第一电感的一端连接，各所述第一电感的另一端引出所述DC
‑
DC单元的第一端；
[0027]各所述第七开关管的漏极引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第三端，各所述第八开关管的源极引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第二端；
[0028]所述DC
‑
DC单元的第一端和第二端形成所述DC
‑
DC单元的第一直流侧，第二端和第三端形成所述DC
‑
DC单元的第二直流侧。
[0029]可选地，所述DC
‑
DC单元还包括滤波电路，所述滤波电路与所述N个并联的DC
‑
DC支路串联，连接在各所述第一电感的另一端引出的一端与所述储能电容的正极之间，所述滤波电路与所述储能电容正极相连的一端形成所述DC
‑
DC单元的第一端。
[0030]可选地，所述DC
‑
DC单元还包括滤波电路，所述滤波电路与所述N个并联的DC
‑
DC支路串联，连接在各所述第一电感的另一端引出的一端与所述储能单元之间，所述滤波电路
与所述储能单元正极相连的一端形成所述DC
‑
DC单元的第三端。
[0031]可选地，所述第七开关管和所述第八开关管的通断通过控制信号进行控制，其中，当向所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能功率模块，用于以级联的方式连接以形成储能系统，其特征在于，所述储能功率模块包括功率转换电路和储能单元；所述功率转换电路的一侧为级联侧，用于级联以便与交流电网连接，另一侧为储能侧，与所述储能单元连接，用于向所述储能单元提供电能或者接收所述储能单元释放的电能；所述功率转换电路包括桥式变流单元以及DC
‑
DC单元，其中：所述桥式变流单元包括主要由多个开关管形成的桥式变流器以及与所述桥式变流器的第二侧连接的储能电容，所述桥式变流器的第一侧为所述级联侧，所述桥式变流器的第二侧为直流侧；所述DC
‑
DC单元包括N个并联的DC
‑
DC支路，N为不小于2的整数，每个DC
‑
DC支路的工作相位依次相差360
°
/N，每个DC
‑
DC支路包括主要由多个开关管以及第一电感形成的半桥变换器，所述DC
‑
DC单元具有第一直流侧和第二直流侧，所述第一直流侧与所述桥式变流单元的直流侧连接，所述第二直流侧与所述储能单元的正极、负极连接。2.如权利要求1任一项所述的储能功率模块，其特征在于，所述储能功率模块还包括控制单元，所述控制单元与所述桥式变流单元、所述DC
‑
DC单元以及所述储能单元电连接，用于监测所述储能电容的电压信息以及所述储能单元的储能信息，并向所述桥式变流单元和所述DC
‑
DC单元的各个开关管发送控制信号。3.如权利要求2所述的储能功率模块，其特征在于，所述控制单元能够向所述DC
‑
DC单元中每个DC
‑
DC支路的开关管发送对应的PWM控制信号控制每个开关管的导通和关断，以使所述功率转换电路在向所述储能单元提供电能或者接收所述储能单元释放的电能时，每个DC
‑
DC支路中的电流的相位依次相差360
°
/N。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的储能功率模块，其特征在于，所述桥式变流器为单相全桥变换器，包括4个开关管，分别为第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，其中：所述第一开关管的源极与所述第三开关管漏极连接后，引出所述桥式变流器的第一端；所述第二开关管的源极与所述第四开关管漏极连接后，引出所述桥式变流器的第二端，所述桥式变流器的第一端以及第二端形成所述桥式变流器的第一侧；所述第一开关管的漏极、第二开关管的漏极与所述储能电容的正极连接后，引出所述桥式变流器的第三端；所述第三开关管的源极、第四开关管的源极与所述储能电容的负极连接后，引出所述桥式变流器的第四端，所述桥式变流器的第三端与第四端形成所述桥式变流器的第二侧。5.如权利要求1
‑
3任一项所述的储能功率模块，其特征在于，所述桥式变流器为单相半桥变换器，包括2个开关管，分别为第五开关管以及第六开关管，其中：所述第五开关管的源极与所述第六开关管漏极连接后，引出所述桥式变流单元的第一端；所述第六开关管的源极与所述储能电容的负极连接后，引出所述桥式变流单元的第二端，所述桥式变流单元的第一端以及第二端形成所述桥式变流单元的第一侧；所述第五开关管的漏极与所述储能电容的正极连接后，引出所述桥式变流单元的第三端，所述桥式变流单元的第三端与第二端形成所述桥式变流单元的第二侧。
6.如权利要求1
‑
3任一项所述的储能功率模块，其特征在于，每个所述半桥变换器中的多个开关管为第七开关管和第八开关管，其中：各所述第七开关管的漏极引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第一端，各所述第八开关管的源极引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第二端；每个半桥变换器中的所述第七开关管的源极、所述第八开关管的漏极以及第一电感的一端连接，各所述第一电感的另一端引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第三端；所述DC
‑
DC单元的第一端和第二端形成所述DC
‑
DC单元的第一直流侧，第二端和第三端形成所述DC
‑
DC单元的第二直流侧。7.如权利要求1
‑
3任一项所述的储能功率模块，其特征在于，所述半桥变换器中多个开关管为第七开关管和第八开关管，其中：每个半桥变换器中的第七开关管的源极、第八开关管的漏极以及第一电感的一端连接，各所述第一电感的另一端引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第一端；各所述第七开关管的漏极引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第三端，各所述第八开关管的源极引出的一端形成所述DC
‑
DC单元的第二端；所述DC
‑
DC单元的第一端和第二端形成所述DC
‑
DC单元的第一直流侧，第二端和第三端形成所述DC
‑
DC单元的第二直流侧。8.如权利要求6所述的储能功率模块，其特征在于，所述DC
‑
DC单元还包括滤波电路，所述滤波电路与所述N个并联的DC
‑
DC支路串联，连接在各所述第一电感的另一端引出的一端与所述储能电容的正极之间，所述滤波电路与所述储能电容正极相连的一端形成所述DC
‑
DC单元的第一端。9.如权利要求7所述的储能功率模块，其特征在于，所述DC
‑
DC单元还包括滤波电路，所述滤波电路与所述N个并联的DC
‑
DC支路串联，连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亚东，陈勇，陈永奎，桑煜，陈永，
申请(专利权)人：南京合智电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：