[发明专利]一种电磁储能的链式变流器拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及电气自动化设备技术领域，具体地，涉及一种电磁储能变流器的电路拓扑结构。

背景技术

电磁储能是以电磁能直接存储，因此转换效率高、动态响应快，可以平滑功率波动，增强系统可调度性，改善电网静、动态特性。

链式拓扑广泛应用在高压电机驱动变频器、高压无功补偿等领域；该拓扑也可作为储能变流器，直接接入高压电网。作为储能的功率转换系统，链式变流器如图1，一般只适用于连接电池组或超级电容储能，而通过电感线圈储能的电磁储能，必须增加相应的结构才能应用于链式拓扑结构中。

中国专利公开号为201774270U的实用新型专利，该专利涉及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；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;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D1、二极管D2组成，超导线圈Lc与二极管D1、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。

但是上述专利与本发明相比，本发明所使用的器件均是可控器件，因此对于电感线圈来说，其上面的电流可以是双向的，从而有助于元件的磁复位。另外，新增H桥的两个桥臂可以轮换使用，从而增加整个系统的工作寿命。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于电磁储能的链式变流器拓扑结构，在链式变流器的各H桥中间直流侧电容C增加一个H桥，用以连接电磁储能系统中的储能电感线圈L_coil，增加系统的稳定性与可靠性；链式储能变流器用做电磁储能与电网的接口，既可实现高压直接并网，完成电网的功率调度，又可以减少储能系统接入电网的谐波，减少滤波元件的体积。

为实现上述目的，本发明提供一种电磁储能的链式变流器拓扑结构，包括电磁储能系统中的储能电感线圈L_coil、用于连接电磁储能系统的H桥、中间直流侧电容C、链式变流器H桥以及并网电抗器L_s。所述链式变流器的每一相由H桥串联组成，三相接成星形，通过所述并网电抗器L_s直接并入高压电网，所述链式变流器各H桥中间直流侧电容C与所述电磁储能线圈L_coil之间设有一个用于连接电磁储能系统的H桥。所述用于连接电磁储能系统的H桥与所述中间直流侧电容C并联。

优选地，所述用于连接电磁储能系统的H桥，由四个开关S1_、S₂、S₃、S₄组成，其中：两个开关S₁、S₂串联构成一个桥臂，另外两个开关S₃、S₄串联构成另一个桥臂，所述电磁储能线圈L_coil连接在这两个桥臂中间，并且所述四个开关S₁、S₂、S₃、S₄分别并联一个反向二极管。所述链式变流器通过控制用于连接电磁储能系统的H桥，能够保证储能电感线圈L_coil工作于充电、放电和储能的各种状态，同时可以保持H桥直流侧电容C的电压稳定。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明的链式变流器接入电磁储能系统，同时接入多个电磁储能线圈，在维持电磁储能容量的前提下，分散储能的分布，从而增加系统的稳定性与可靠性；链式储能变流器用做电磁储能与电网的接口，既可实现高压直接并网，完成电网的功率调度，又可以减少储能系统接入电网的谐波，减少滤波元件的体积。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有的链式储能变流器电路拓扑；

图2为本发明提出的一种电磁储能的链式变流器拓扑；

图3为电感线圈储能充电状态示意图；

图4为电感线圈储能放电状态示意图；

图5~图10为电感线圈储能状态示意图。

具体实施方式