一种高压级联大功率电流源储能系统技术方案

本技术公开了一种高压级联大功率电流源储能系统，包括第一多绕组变压器、第二多绕组变压器、AC‑DC变流器单元、DC‑AC变流器单元、k个级联斩波单元，以及与级联斩波单元相同数量的超导磁体；第一多绕组变压器原边并联接入电网，副边各绕组分别连接AC‑DC变流器单元中各级AC‑DC功率子模块的交流侧；第二多绕组变压器原边串联接入电网，副边各绕组连接DC‑AC变流器单元中各级DC‑AC功率子模块的交流侧；该储能系统为超导磁体提供高压直流电压，在高压大功率场合下可同时实现大容量有功功率支撑、电网电能质量改善的功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源发电中的储能，尤其涉及一种基于三端口中高压级联大功率电流源储能系统。

技术介绍

1、电力生产过程是连续进行的，发电、输电、变电、配电、用电必须时刻保持平衡。电力系统负荷存在峰谷差，必须留有很大的备用容量，造成系统设备运行效率低。应用储能技术可以对负荷削峰填谷，提高系统可靠性和稳定性，减少系统备用需求及停电损失。另外随着新能源发电规模的逐渐扩大和分布式发电技术的发展壮大，电力储能系统的重要性也日益凸显。储能系统(energy storage system，ess)可以在一定程度上作为负荷的后备电源，有效改善电能品质，提高供电可靠性，保证系统安全稳定运行。

2、超导磁储能是将流过超导储能磁体的直流电转化为密度极高的磁场能，由于超导体的零电阻特性，可以无损耗地进行能量储存，在需要电能供应时将磁能转化为直流电流输送到供电系统中，具有转换效率高、电能传输密度大、毫秒级响应、维护简便、损耗小寿命长、电磁污染小的明显优势。

3、然而现有技术超导磁体的应用集中在中低压领域，高压超导磁体的应用由于器件应力限制，缺少可同时实现大容量有功功率支撑、电网电能质量改善的功能。

技术实现思路

1、本技术要解决的技术问题是提出一种高压级联大功率电流源储能系统，该储能系统为超导磁体提供高压直流电压，在高压大功率场合下可同时实现大容量有功功率支撑、电网电能质量改善的功能。

2、为解决上述技术问题，本技术提供一种高压级联大功率电流源储能系统，包括第一多绕组变压器、第二多绕组变压器、ac-dc变流器单元、dc-ac变流器单元、k个级联斩波单元，以及与级联斩波单元相同数量的超导磁体；

3、所述第一多绕组变压器原边并联接入电网，副边各绕组分别连接ac-dc变流器单元中各级ac-dc功率子模块的交流侧；所述第二多绕组变压器原边串联接入电网，副边各绕组连接dc-ac变流器单元中各级dc-ac功率子模块的交流侧；所述dc-ac功率子模块直流侧与对应的ac-dc功率子模块直流侧连接；

4、所述级联斩波单元中的每一个h桥子模块直流侧对应连接一个ac-dc功率子模块的直流侧，所述级联斩波单元的h桥子模块交流侧级联，第一个h桥子模块和最后一个h桥子模块输出侧分别连接超导磁体两端。

5、优选地，所述ac-dc变流器单元包括n个ac-dc功率子模块；各个所述ac-dc功率子模块的结构为三相可控全桥结构。

6、优选地，所述dc-ac变流器单元包括n个dc-ac功率子模块；所述dc-ac功率子模块的结构为三相可控全桥结构。

7、优选地，各个所述级联斩波单元的拓扑结构为级联h桥拓扑结构，各个所述级联斩波单元包括数量不等的h桥子模块；第一级联斩波单元包括m1个h桥子模块，第二级联斩波单元包括m2个h桥子模块，依次类推，第k级联斩波单元包括mk个h桥子模块，所有h桥子模块数量满足：

8、 。

9、优选地，所述超导磁体充磁后等效为电流源；各个所述超导磁体之间存在互感或者相互独立运行。

10、采用上述装置之后，高压级联大功率电流源储能系统包括第一多绕组变压器、第二多绕组变压器、ac-dc变流器单元、dc-ac变流器单元、k个级联斩波单元，以及与级联斩波单元相同数量的超导磁体；所述第一多绕组变压器原边并联接入电网，副边各绕组分别连接ac-dc变流器单元中各级ac-dc功率子模块的交流侧；所述第二多绕组变压器原边串联接入电网，副边各绕组连接dc-ac变流器单元中各级dc-ac功率子模块的交流侧；所述dc-ac功率子模块直流侧与对应的ac-dc功率子模块直流侧连接；所述级联斩波单元中的每一个h桥子模块直流侧对应连接一个ac-dc功率子模块的直流侧，所述级联斩波单元的h桥子模块交流侧级联，第一个h桥子模块和最后一个h桥子模块输出侧分别连接超导磁体两端；该储能系统为超导磁体提供高压直流电压，在高压大功率场合下可同时实现大容量有功功率支撑、电网电能质量改善的功能，同时兼有储能系统、动态电压恢复器和静止无功发生器功能。

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【技术保护点】

1.一种高压级联大功率电流源储能系统，其特征在于，包括第一多绕组变压器、第二多绕组变压器、AC-DC变流器单元、DC-AC变流器单元、k个级联斩波单元，以及与级联斩波单元相同数量的超导磁体；

2.根据权利要求1所述的高压级联大功率电流源储能系统，其特征在于，所述AC-DC变流器单元包括n个AC-DC功率子模块；各个所述AC-DC功率子模块的结构为三相可控全桥结构。

3.根据权利要求2所述的高压级联大功率电流源储能系统，其特征在于，所述DC-AC变流器单元包括n个DC-AC功率子模块；所述DC-AC功率子模块的结构为三相可控全桥结构。

4.根据权利要求3所述的高压级联大功率电流源储能系统，其特征在于，各个所述级联斩波单元的拓扑结构为级联H桥拓扑结构，各个所述级联斩波单元包括数量不等的H桥子模块；第一级联斩波单元包括m1个H桥子模块，第二级联斩波单元包括m2个H桥子模块，依次类推，所述第k级联斩波单元包括mk个H桥子模块，所有H桥子模块数量满足：

5.根据权利要求4所述的高压级联大功率电流源储能系统，其特征在于，所述超导磁体充磁后等效为电流源；各个所述超导磁体之间存在互感或者相互独立运行。

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【技术特征摘要】

1.一种高压级联大功率电流源储能系统，其特征在于，包括第一多绕组变压器、第二多绕组变压器、ac-dc变流器单元、dc-ac变流器单元、k个级联斩波单元，以及与级联斩波单元相同数量的超导磁体；

2.根据权利要求1所述的高压级联大功率电流源储能系统，其特征在于，所述ac-dc变流器单元包括n个ac-dc功率子模块；各个所述ac-dc功率子模块的结构为三相可控全桥结构。

3.根据权利要求2所述的高压级联大功率电流源储能系统，其特征在于，所述dc-ac变流器单元包括n个dc-ac功率子模块；所述dc-a...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓，左冉阳，胡子豪，周党生，
申请(专利权)人：深圳市禾望电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：