技术领域

本发明涉及一种无变压器电感储能拓扑结构， 可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基于 MMC 模块化多电平的无变压器电感储能拓扑结 构， 该拓扑并联在电网上， 输入端无变压器， 体积小、 重量轻、 成本低； 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； 且转换效率高、 响应速度快。

为实现上述目的， 本发明通过以下技术方案实现：

一种无变压器电感储能拓扑结构， 该拓扑结构包括三相， 每相由多个 H桥功率 模块与电感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。

所述的电感储能模块由超导线圈 Lc、 开关器件 IGBT5、 开关器件 IGBT6、 二极 管 Dl、 D2组成， 超导线圈 Lc与二极管 Dl、 开关器件 IGBT5构成存储能量回路， 超导线圈 Lc还与二极管 D2、 开关器件 IGBT6构成存储能量回路， 该电感储能模块 与电容 C相并联。

与现有技术相比， 本发明的有益效果是：

1 ) 输入端无变压器， 进而使该电感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) 不采用蓄电池储能， 采用的超导储能具有转换效率高、 响应速度快的优点； 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是无变压器电感储能拓扑结构图；

图 2是无变压器电感储能拓扑基本单元结构图。 具体实施方式

见图 1， 一种无变压器电感储能拓扑结构， 该拓扑结构包括三相， 每相由多个 H 桥功率模块与电感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桥功率模块由开关器件 IGBT1、 IGBT2、 IGBT3、 IGBT4组成， 开关 器件 IGBTl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 Dll、 D22、 D33、 D44。 IGBTl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。

电感储能模块由超导线圈 Lc、 开关器件 IGBT5、 开关器件 IGBT6、 二极管 Dl、

D2、 D3、 D4组成， 超导线圈 Lc与二极管 Dl、 开关器件 IGBT5构成存储能量回路， 超导线圈 Lc还与二极管 D2、 开关器件 IGBT6构成存储能量回路， 该电感储能模块 与电容 C相并联。

当电网输出电压不正常时， 如图 1所示采用多功率单元串联输出高压，通过调� � 算法输出多电平波形， 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 Dll、 D44以及 IGBT5、 IGBT6向直流 侧供电， 如图 2所示， 此时， 本发明电感储能拓扑直流侧电容 C和超导线圈 Lc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， 关断 IGBT5、 IGBT6, 此时， 直流侧电容 C和超导线圈 Lc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， 开通 IGBT5或 IGBT6, 此时， 超导线圈 Lc中的 电流通过 D1和 IGBT5形成回路，或通过 D2和 IGBT6形成回路，能量储存在超导线 圈 Lc中。

本发明的无变压器电感储能拓扑可为 1〜500KV的电网做储备电源， 且输入端无 变压器， 本发明的电感储能拓扑采用超导储能， 相对于蓄电池储能， 飞轮储能等储能 方式而言， 超导储能具有转换效率高、 响应速度快的优点， 且既可以进行有功功率的 调节， 又可进行无功功率的调节， 还可以同时进行无功有功的独立控制， 具有很高的 灵活性。这使得超导储能装置可以起到提高电 力系统稳定性的作用。当需要提高电压 等级时， 只需要提高串联的单元数目即可。