[发明专利]一种应用于储能系统的双向升降压直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及储能系统的电气装置，具体涉及一种应用于储能系统的双向升降压直流变换器。

背景技术

储能系统作为一种重要的分布式电源，在电网削峰填谷、新能源接入、电能质量改善和应急电源等方面发挥着积极的作用。变流器实现储能电池系统与后级逆变器之间的双向能量传输，并将直流电池升压，为后级逆变器提供一个可正常工作的、稳定的输入电压。

目前由于电池单体成组技术的限制，单体电池不能无限制地串并联，电池组的电压、容量是有限的。当储能电池用在电网系统中需要将电池组的电压适当升高，以适应后级的逆变器正常工作电压范围。同样，由于电池组容量的限制，在大功率场合，可以将多台直流变换器并联使用，每台直流变换器连接一台电池柜，再将直流变换器的输出端一起并联到逆变器输入的直流母线上，以满足各种工况的需求，所以，变流器是储能系统中一个不可或缺的组成部分。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于储能系统的双向升降压直流变换器，本发明将不同种类不同电压等级的电池的输出电压升高到后级逆变器可正常工作的电压范围。为了配合储能并网逆变器，该变换器具有功率双向功能，在大容量时，将多台同型号的变换器并联使用，以满足各种电网系统对功率的需求。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种应用于储能系统的双向升降压直流变换器，其改进之处在于，所述双向升降压直流变换器包含在储能系统中，所述双向升降压直流变换器包括输入电容C_i、滤波电感L_m、晶体管S₁、晶体管S₂和输出电容C₀；储能系统的电池正极连接输入电容C_i正极以及滤波电感L_m一端；所述滤波电感L_m另一端连接晶体管S₁漏极和晶体管S₂源极的公共点；所述晶体管S₂漏极连接输出电容C₀的正极以及储能并网逆变器的输入侧正极；所述储能并网逆变器输入侧负极连接输出电容C₀负极、晶体管S₁的源极、输入电容C_i负极以及电池负极。

其中，所述晶体管S₁和晶体管S₂均为绝缘栅双极型晶体管IGBT开关管；所述IGBT开关管由反并联的二极管和三极管组成。

其中，所述输入电容C_i用于滤除电池输出或输入的电流纹波。

其中，所述滤波电感L_m在一个开关周期内，根据IGBT开关管的开关状态，先储存电能后释放电能。

其中，当所述双向升降压变换器工作在升压模式中，所述晶体管S₁作为开关管，所述晶体管S₂的二极管作为续流二极管；当所述双向升降压变换器工作在降压模式中，所述晶体管S₁的二极管作为续流二极管，所述晶体管S₂作为开关管。

其中，所述升压模式为电池充电模式；所述降压模式为电池放电模式。

其中，所述输出电容C₀用于滤除逆变器输出或输入或的电流纹波。

其中，所述储能系统包括电池组、至少两台直流变换器、储能并网逆变器和电网；所述电池组由至少一个的电池组成；所述电池存放于电池柜中；每一台电池串联一台直流变换器后与储能并网逆变器连接；所述储能并网逆变器接入电网中；至少两台直流变换器并联。

其中，所述直流变换器或为双向升降压直流变换器。

其中，所述电池组输入的电压等级在300V～800V之间；所述电池组的电池采用铅酸电池、全钒液流电池、钠硫电池、锂电池、燃料电池或超级电容。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的应用于储能系统的双向升降压直流变换器，宽范围输入电压在300V～800V之间，适用于不同电压等级，不同规格的电池柜。

2、具有能量双向流动的功能。

3、在大功率场合，可以将多台直流变换器并联使用，以满足各种工况的需求。

4、适用范围广：可以广泛应用于光伏市场、大规模储能系统、微网和农村电网、无电地区等。

5、通过增加直流变换器，可提高整个系统的灵活性、可靠性和可维护性，降低逆变器系统对输入分布式电源电气的要求。