CN104467509A - 一种双向储能变流器 - Google Patents

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张建兴
包虎平
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江苏方程电力科技有限公司
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring, busbar connections

Abstract

本发明涉及一种双向储能变流器,它包括柜体(1),所述柜体(1)前侧设置有IGBT模块(2)、层叠母排(4)、直流断路器(6)和交流断路器(7),所述层叠母排(4)后侧设置有直流支撑电容(5),所述IGBT模块(2)后侧设置有铝散热器(3),所述铝散热器(3)上方设置有风道(12),所述铝散热器(3)下方依次设置有离心式冷风机(13)、交流滤波电容(14)和一体式变压器(15),所述柜体(1)后侧设置有交流接触器(8)、交流EMI滤波(9)、直流EMI滤波(10)和直流接触器(11)。本发明一种双向储能变流器,它采用充电、放电一体化设计,能够实现交流系统和直流系统的能量双向流动。

Description

一种双向储能变流器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种双向储能变流器,属于输变电技术领域。
背景技术
[0002] 由于电能难以储存,所以在传统的电力生产中,发电、输电、配电、用电几乎同时进行,电网通过调度的手段来保证电能的实时平衡。而在当今世界新能源大规模接入,微电网大规模发展的背景下,由于新能源发电输出功率的不稳定性和不连续性,容易造成电力供需不平衡,不仅会影响电能质量,造成频率和电压不稳,而且严重时会引发停电事故,给生产、生活带来不便。
[0003] 电池储能设备作为功率平衡装置和备用电源,可以用于各种需要动态储能的应用场合,在电能富余时将电能存储,在电能不足时将存储的电能逆变后向电网输出,能有效解决新能源发电功率波动弓I发的相关问题。
[0004] 传统的电池储能设备有UPS、EPS。UPS在电网供电正常时其输入电源经过整流/逆变后输出,同时对蓄电池浮充,电网供电中断时由蓄电池经逆变器向负载供电,即UPS的逆变器一直处于工作状态。UPS输出精度高、转换时间快,但造价较高(约为EPS的两倍),工作时能耗较大,主机寿命较短,只有8〜10年。
[0005] EPS的逆变器平时不工作,供电中断时才投入蓄电池后备供电。一般不对电源进行恒流、恒压处理。EPS通常采用接触器转换,切换时间约为0.1〜0.25s,相较于UPS要长很多,另外EPS的输出电压控制精度低。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服上述不足,提供一种双向储能变流器,它采用充电、放电一体化设计,能够实现交流系统和直流系统的能量双向流动,具有削峰填谷、应急电源、无功补偿、电能质量控制等功能。
[0007] 本发明的目的是这样实现的:一种双向储能变流器,它包括柜体,所述柜体前侧设置有IGBT模块、层叠母排、直流断路器和交流断路器,所述IGBT模块和层叠母排左右并排布置于柜体上部,所述直流断路器和交流断路器左右并排布置于柜体中部,所述层叠母排后侧设置有直流支撑电容,所述直流支撑电容通过层叠母排与IGBT模块相连接,所述IGBT模块后侧设置有铝散热器,所述铝散热器上方设置有风道,所述铝散热器下方设置有离心式冷风机,所述离心式冷风机下方设置有交流滤波电容,所述交流滤波电容下方设置有一体式变压器,所述一体式变压器包括电抗器和变压器,所述变压器位于电抗器下方,所述柜体后侧中部自左至右依次设置有交流接触器、交流EMI滤波、直流EMI滤波和直流接触器。
[0008] 上述交流滤波电容和电抗器构成一 LC交流滤波电路,电网侧的交流电经交流断路器和交流EMI滤波后进入变压器进行变压,变压后的交流电经上述LC交流滤波电路接入IGBT模块的交流端,且储能电池侧的直流电经直流断路器和直流EMI滤波后接入IGBT模块的直流端;且IGBT模块与一直流支撑电容相互并联构成一双向变流单元。
[0009] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、采用充电、放电一体化设计,能够实现交流系统和直流系统的能量双向流动,具有削峰填谷、应急电源、无功补偿、电能质量控制等功能;
2、控制精度高,响应速度快;
3、配电柜体结构紧凑,接线明了方便,采用模块化布局方式,组装、维护更加方便,整体散热效果好;
4、能有效调控智能电网中的电力资源,很好地平衡昼夜及不同季节的用电差异,保障电网安全;当电网失电时,可以充当独立逆变电源,给重要负载持续提供交流电力,从而对用户提供进一步的保障。
附图说明
[0010] 图1为本发明一种双向储能变流器的结构示意图。
[0011] 图2为图1的背视图。
[0012] 图3为图1的右视图。
[0013] 图4为本发明一种双向储能变流器的电气原理示意图。
[0014]其中:
柜体I IGBT模块2 铝散热器3 层叠母排4 直流支撑电容5 直流断路器6 交流断路器7 交流接触器8 交流EMI滤波9 直流EMI滤波10 直流接触器11 风道12
离心式冷风机13 交流滤波电容14 一体式变压器15 电抗器15.1 变压器15.2。
具体实施方式
[0015] 参见图f图4,本发明一种双向储能变流器,它包括柜体1,所述柜体I前侧设置有IGBT模块2、层叠母排4、直流断路器6和交流断路器7,所述IGBT模块2和层叠母排4左右并排布置于柜体上部,所述直流断路器6和交流断路器7左右并排布置于柜体中部,所述层叠母排4后侧设置有直流支撑电容5,所述直流支撑电容5通过层叠母排4与IGBT模块2相连接,所述IGBT模块2后侧设置有铝散热器3,所述铝散热器3上方设置有风道12,所述铝散热器3下方设置有离心式冷风机13,所述离心式冷风机13下方设置有交流滤波电容14,所述交流滤波电容14下方设置有一体式变压器15,所述一体式变压器15包括电抗器15.1和变压器15.2,所述变压器15.2位于电抗器15.1下方,所述柜体I后侧中部自左至右依次设置有交流接触器8、交流EMI滤波9、直流EMI滤波10和直流接触器11 ;
上述交流滤波电容14和电抗器15.1构成一 LC交流滤波电路,电网侧的交流电经交流断路器7和交流EMI滤波9后进入变压器15.2进行变压,变压后的交流电经上述LC交流滤波电路接入IGBT模块2的交流端,且储能电池侧的直流电经直流断路器6和直流EMI滤波10后接入IGBT模块2的直流端;且IGBT模块2与一直流支撑电容5相互并联构成一双向变流单元;
当电能富余时,电网侧的富余下来的交流电降压并经双向变流单元整流成直流电存储在蓄电电池中;当电网侧的电能不足时,蓄能电池中的电能经双向变流单元逆变成交流电,并经变压器升压后并网进入电网侧,从而使得电网供电更为平稳可靠。

Claims (2)

1.一种双向储能变流器,其特征在于:它包括柜体(1),所述柜体(I)前侧设置有IGBT模块(2)、层叠母排(4)、直流断路器(6)和交流断路器(7),所述IGBT模块(2)和层叠母排(4)左右并排布置于柜体上部,所述直流断路器(6)和交流断路器(7)左右并排布置于柜体中部,所述层叠母排(4)后侧设置有直流支撑电容(5),所述直流支撑电容(5)通过层叠母排(4)与IGBT模块(2)相连接,所述IGBT模块(2)后侧设置有铝散热器(3),所述铝散热器(3 )上方设置有风道(12),所述铝散热器(3 )下方设置有离心式冷风机(13),所述离心式冷风机(13)下方设置有交流滤波电容(14),所述交流滤波电容(14)下方设置有一体式变压器(15),所述一体式变压器(15)包括电抗器(15.1)和变压器(15.2),所述变压器(15.2)位于电抗器(15.1)下方,所述柜体(I)后侧中部自左至右依次设置有交流接触器(8)、交流EMI滤波(9 )、直流EMI滤波(10 )和直流接触器(11)。
2.如权利要求1所述一种双向储能变流器,其特征在于:上述交流滤波电容(14)和电抗器(15.1)构成一 LC交流滤波电路,电网侧的交流电经交流断路器(7)和交流EMI滤波(9 )后进入变压器(15.2 )进行变压,变压后的交流电经上述LC交流滤波电路接入IGBT模块(2)的交流端,且储能电池侧的直流电经直流断路器(6)和直流EMI滤波(10)后接入IGBT模块(2)的直流端;且IGBT模块(2)与一直流支撑电容(5)相互并联构成一双向变流单元。
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