一种电平变换电路、逆变器及其储能系统技术方案

本发明专利技术实施方式公开了一种电平变换电路、逆变器及其储能系统。该电平变换电路包括：N个直流侧与直流侧电压源连接的受控驱动单元，受控驱动单元被配置于响应于直流侧电压，在控制单元的控制下相应输出第一电压、第二电压或第三电压；N个电压比呈等比递增趋势的变压器以及控制单元；受控驱动单元的交流侧与相应的变压器的原边连接，N个变压器的副边串联后输出一个具有3Nn种电平的调制电压，在控制单元的控制下，调制电压等效为交流电压；N个变压器的电压比之间的等比比值为n。通过结合控制单元以及混合级联调制出交流电压，本发明专利技术实施方式能够在同等数量的开关管的条件下，降低开关管的温升，并避免开关管因并联所带来的可靠性问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种电平变换电路、逆变器及其储能系统


[0001]本专利技术实施方式涉及逆变器领域，特别是涉及一种电平变换电路、逆变器及其储能系统。

技术介绍

[0002]一般传统高压型并网逆变器采用全桥或半桥逆变的形式进行充放电，在功率过高时，因考虑传统IGBT技术与温升带来的问题，需采用多管并联或并用IGBT模块的结构进行功率拓展，给实际LAYOUT布局和软件控制带来不少挑战。
[0003]本专利技术通过结合混合级联型逆变方式以及CPLD控制，提供可再生能源发电在大型功率段内能稳定、可靠发展的可能性；采用混合级联电平调制技术实现并网变换器对高压大功率、高电能质量、低成本的追求。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术实施方式采用的一个技术方案是：提供一种电平变换电路，包括：N个直流侧与直流侧电压源连接的受控驱动单元，受控驱动单元被配置于响应于直流侧电压，在控制单元的控制下相应输出第一电压、第二电压或第三电压；N个变压器以及控制单元，所述N个变压器的电压比呈等比递增趋势；受控驱动单元的交流侧与相应的变压器的原边连接，N个变压器的副边串联后输出一个具有3Nn种电平的调制电压，在控制单元的控制下，调制电压等效为交流电压；N个变压器的电压比之间的等比比值为n，第一电压为第三电压的反值，第二电压为0。
[0005]在一些实施例中，受控驱动单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，其中，第一开关管的受控端、第二开关管的受控端、第三开关管的受控端和第四开关管的受控端均连接至控制单元；第一开关管的第一端连接直流侧电压源的正极，第一开关管的第二端连接第二开关管的第一端和相应变压器的原边的第一端，第二开关管的第二端连接直流侧电压源的负极；第三开关管的第一端连接第一开关管的第一端，第三开关管的第二端连接第四开关管的第一端和相应变压器的原边的第二端，第四开关管的第二端连接直流侧电压源的负极。
[0006]在一些实施例中，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的类型包括IGBT管、MOS管和三极管。
[0007]在一些实施例中，控制单元为复杂可编程逻辑器。
[0008]在一些实施例中，等比比值为3。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种逆变器，包括：如上的电平变换电路。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种储能系统，包括：光伏组件发电模块、电池组件储能模块、母线电容器模块以及如上的逆变器，其中，电池组件储能模块用于储存电能以及提供直流侧电压至母线电容器模块；光伏组件发
电模块用于将太阳能转化为电能并提供直流侧电压至母线电容器模块；母线电容器模块用于对直流侧电压滤波并输出至逆变器；逆变器响应于直流侧电压输出调制电压至电网以及负载。
[0011]在一些实施例中，电池组件储能模块包括N个储能电池以及N个双向DC/DC变换装置，其中，N个双向DC/DC变换装置的一侧均连接至母线电容器模块的两端，N个双向DC/DC变换装置的另一侧连接至相应的储能电池。
[0012]在一些实施例中，光伏组件发电模块包括N个光伏发电组件以及N个DC/DC变换装置，其中，N个DC/DC变换装置的输出侧均连接至母线电容器模块的两端，N个DC/DC变换装置的输入侧连接至相应的光伏发电组件。
[0013]在一些实施例中，母线电容器模块包括若干个串并联的电解电容，以及与串并联后的若干个电解电容并联的薄膜电容。
[0014]本专利技术实施方式的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施方式通过结合控制单元以及混合级联调制出交流电压的电平变换电路，能够在同等数量的开关管的条件下，降低开关管的温升，避免开关管因并联所带来的可靠性问题，实现并网变换器对高压大功率、高电能质量、低成本的追求，并且还可适配不同功率段需求；此外，在大功率运用场合下，能减少软件计算量以及LAYOUT布局工作量。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施方式提供的一种电平变换电路的结构示意图；图2是本专利技术实施方式提供的一种受控驱动单元的电路结构图；图3是本专利技术实施方式提供的一种电平变换电路的电路结构图；图4是本专利技术实施方式提供的一种储能系统的结构示意图；图5是本专利技术实施方式提供的一种电池组件储能模块的结构示意图；图6是本专利技术实施方式提供的一种光伏组件发电模块的结构示意图；图7是本专利技术实施方式提供的一种储能系统的电路结构图。
具体实施方式
[0016]为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语
ꢀ“
上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0017]除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0018]此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0019]在本申请的一些实施例中，提供了一种电平变换电路，其结构示意图如图1所示，该电平变换电路包括N个受控驱动单元200、N个变压器以及控制单元100。
[0020]其中，控制单元100的信号输出端分别连接到N个受控驱动单元200的受控端，N个受控驱动单元200均连接至直流侧电压源，由直流电压源为受控驱动单元200供电，受控驱动单元200被配置于响应于直流侧电压，在控制单元100的控制下相应输出第一电压、第二电压或第三电压。即在直流侧电压的供应下，响应于控制单元100所输出的不同控制信号，相应地输出第一电压、第二电压或第三电压。
[0021]N个变压器包括变压器T1、变压器T2、
……
和变压器TN，需要说明的是，N个变压器的电压比呈等比递增趋势。在本实施例中，设变压器的电压比之间的等比比值为n。
[0022]电压比即变压器的匝数比，即初级线圈和次级线圈的匝数比，一般称为变压器的变比。它反映了变压器初级和次级线圈电压有效值的比值，当空载电流可以忽略时，一、二次线圈电流的有效值与其匝数成反比，变压器是利用电磁感应原理改变交流电压的装置，它的主要部件是初级线圈、次级线圈和铁芯。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电平变换电路，其特征在于，包括：N个直流侧与直流侧电压源连接的受控驱动单元，所述受控驱动单元被配置于响应于直流侧电压，在控制单元的控制下相应输出第一电压、第二电压或第三电压；N个变压器以及控制单元，所述N个变压器的电压比呈等比递增趋势；所述受控驱动单元的交流侧与相应的变压器的原边连接，所述N个变压器的副边串联后输出一个具有3Nn种电平的调制电压，在所述控制单元的控制下，所述调制电压等效为交流电压；所述N个变压器的电压比之间的等比比值为n，所述第一电压为所述第三电压的反值，所述第二电压为0。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述受控驱动单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，其中，所述第一开关管的受控端、所述第二开关管的受控端、所述第三开关管的受控端和所述第四开关管的受控端均连接至所述控制单元；所述第一开关管的第一端连接所述直流侧电压源的正极，所述第一开关管的第二端连接所述第二开关管的第一端和相应变压器的原边的第一端，所述第二开关管的第二端连接所述直流侧电压源的负极；所述第三开关管的第一端连接所述第一开关管的第一端，所述第三开关管的第二端连接所述第四开关管的第一端和相应变压器的原边的第二端，所述第四开关管的第二端连接所述直流侧电压源的负极。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的类型包括IGBT管、MOS管和三极管。4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制单元为复杂可编程逻辑...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒泳皓，刘强，王硕宇，郗子琛，
申请(专利权)人：深圳市首航新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：