技术领域

本发明涉及一种无变压器电池储能拓扑结构， 用于高压电力系统领域， 使电网 供给负载可靠， 高质量的电压。 背景技术

目前， 电网至少存在以下九种问题： 断电、 雷击尖峰、 浪涌、 频率震荡、 电压突 变、 电压波动、 频率漂移、 电压跌落、 脉冲干扰等。 可再生能源例如光伏或风能所产 生的电能也极其的不稳定， 新能源并网应用的规模越大， 电网就越不安全， 根据国内 外风光电站并网的实践，借助储能技术可以实 现新能源发电功率的平衡输出，使大规 模风电及太阳能电力方便可靠地并入常规电网 。

目前电力储能设备都是通过变压器与电网相并 联的，采用变压器，使设备投资大、 占地多， 成本高， 生产周期长。 发明内容

本发明的目的是提供一种无变压器电池储能拓 扑，其并联在电网上， 可抑制电网 的那些电力污染， 可补偿光伏或风能发电的不稳定性， 给电网上的负载提供不间断、 干净、 稳定、 无频率突变、 高质量的正弦波电压。

为实现上述目的， 本发明通过以下技术方案实现：

一种无变压器电池储能拓扑结构， 该拓扑结构包括三相， 每相由多个 H桥功率 模块与电池储能模块构成的子单元串联在一起 ， 经缓冲电感接入电网。

所述的 H桥功率模块由四个 IGBT开关器件组成，每个 IGBT开关器件反并联一 个二极管， 每两个 IGBT开关器件相串联后， 再与直流电容 C并联。

所述的电池储能模块由电池组与开关串联而成 ， 再与 H桥功率模块的电容并联。 所述的开关还并联有电阻。

与现有技术相比， 本发明的有益效果是：

1 ) 输入端无变压器， 进而使该电池储能拓扑装置与同电压、 功率等级下的有变 压器的相比较， 生产周期减小一半， 体积减小一半， 成本降低一半， 占地面积减小一 半， 运输方便， 结构简单；

2) 电池储能具有能量效率高， 可实现快速充放电， 寿命长。

3 ) 减小或提高容量等级比较简单， 只需减少或增多串联的单元数目即可。 附图说明

图 1是无变压器电池储能拓扑结构图; 图 2是无变压器电池储能拓扑基本单元结构图。 具体实施方式

见图 1， 一种无变压器电池储能拓扑结构， 该拓扑结构包括三相， 每相由多个 H 桥功率模块与电池储能模块构成的子单元串联 在一起，经缓冲电感 L接入电网。电感 L还连接缓冲电阻 R， 缓冲电阻 R与开关 K2并联后， 与断路器 K1连接。

见图 2， H桥功率模块由 IGBT1、 IGBT2、 IGBT3、 IGBT4四个开关器件组成， 开关器件 IGBT1和 IGBT2相串联， 开关器件 IGBT3和 IGBT4相串联， 再和直流电 容 C并联。 并且四个开关器件 IGBT1、 IGBT2、 IGBT3、 IGBT4分别并联一个反接二 极管 Dl、 D2、 D3、 D4。 IGBT1与 IGBT2的公共端、 IGBT3与 IGBT4的公共端为该 功率模块与其它功率模块相连接的输入、 输出端。

电池储能模块由电池组 E与开关 S串联而成，再与 H桥功率模块的电容 C并联， 开关 S还并联有电阻 。

当电网输出电压不正常时， 图 1采用多功率单元串联输出高压，通过调制算� �输 出多电平波形， 产生高质量的正弦波电压供给电网上的负载。

当电网电压产生尖峰时， 电压通过二极管向直流侧供电， 开通每个单元 （如图 2 所示） 的开关 S， 此时， 本发明的电池储能拓扑直流侧电容和电池吸收 电网尖峰， 进 而抑制了电网尖峰对电网上设备的影响。当电 网电压突然跌落或中断时，通过控制每 个单元 （如图 2所示） 的 IGBT1〜IGBT4， 开通 S， 此时， 直流侧电容和电池中的能 量回馈电网， 使电网输出正常的正弦波。 当电网电压正常时， 关断 IGBT1〜IGBT4， 关断开关 S， 此时， 能量储存在电池中。

本发明的电池储能拓扑可为 1〜500KV的电网做储备电源， 可抑制风力发电或光 伏发电的不稳定性， 其重要特征为输入端无变压器， 体积小， 成本低。 该电池储能拓 扑通过单元串联的方法， 输出高压， 省掉了并网时所用的升压变压器， 节约了大量成 本且拓扑结构简单，易于拆卸和安装。所述的 单元为 H桥型模块包括四个 IGBT器件， 每两个构成一个桥，每个模块还包括直流滤波 电容以及与电容相并联的电池。当需要 提高电压等级时， 只需要提高串联的单元数目即可。 另外， 由于采用多单元串联功率 单元输出高压， 可以通过调制算法输出多电平波形， 产生高质量的正弦波电压。

所述的 H桥功率模块包括四个 IGBT器件，其构成了一个可整流可逆变的桥，� � 面的开关 S控制电池吸收或释放电能。 当开关 S为高速可关断器件， 如 IGBT时， 还 可省掉与其相并联的电阻。

本发明根据实际需要提高或减小容量比较简单 ， 只需增多或减少单元数目即可。