CN110932302A - 一种低压配电储能系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种低压配电储能系统，通过在滤波式配电变压器低压绕组设置抽头，功率变换器经交流滤波后与低压绕组抽头连接，使得配电变压器与功率变换器之间无需配置隔离变压器进行电压变换；滤波电抗绕组采用特殊的结构绕制于滤波式配电变压器中，结构紧凑、集成度高，且与配电变压器的高压和低压绕组之间互不影响，其不存在磁饱和特性，电感线性度好，取代了发热量及工作噪音大、电感非线性的铁芯滤波电抗器；解决了由于隔离变压器和铁芯电抗器带来的发热和电磁干扰的技术问题，达到了显著地降低电能损耗，同时减少储能集装箱内设备占用空间和工作噪声的效果。
Description
技术领域
本申请涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种低压配电储能系统。
背景技术
低压配电网的供电可靠性和供电质量直接影响着电力用户的日常用电，因此电力公司一直重点关注对低压配电网的升级改造工作，而电化学储能系统应用于低压配电网，具有功率支撑、提高供电可靠性和电能质量、实现电网负荷“削峰填谷”等技术优势。对于电化学储能系统，其模块化、小型化的分布式安装方式非常适合应用于低压配电系统的用户侧。
实际应用中，分布式的电化学储能系统通常由电化学电池组、功率单元、控制及保护系统、隔离变压器、交流滤波器、辅助系统等主要部分组成，通常集成于集装箱当中。而对于储能变流系统，通常将变流功率单元、控制单元、隔离变压器、铁芯电抗器、滤波电容器等集成于一个储能变流柜当中。
然而在实际运行中，隔离变压器和铁芯电抗器为储能变流柜中的最主要发热源和电磁干扰源，因此储能变流柜需要特别设计散热通道及采取强迫散热措施，另外，隔离变压器和铁芯电抗器也占据了较大的变流柜空间，而对于铁芯电抗器，其还存在着工作噪声高、发热量及发热损耗大的缺点，对模块化、小型化的低压用户侧分布式储能系统的推广应用造成了负面的影响。
发明内容
本申请的目的在于提供一种低压配电储能系统，解决了现有低压配电网中储能系统设备空间大、电磁设备发热及电磁干扰大的技术问题。
有鉴于此，本申请提供了一种低压配电储能系统，包括：储能电池组、功率变换器、滤波电抗器、滤波式配电变压器、直流侧电容器和滤波电容器；
所述滤波式配电变压器包括低压绕组和高压绕组，所述低压绕组、所述高压绕组和所述滤波电抗器的绕组共同绕于一个铁芯柱上，所述低压绕组设有抽头；
所述滤波电抗器绕组的一端和所述滤波电容器的一端均与所述抽头相连；
所述滤波电容器的另一端与所述滤波式配电变压器的低压侧相连；
所述滤波电抗器绕组的另一端与所述功率变换器的交流侧相连；
所述功率变换器分别与所述直流侧电容器的两端相连；
所述直流侧电容器的两端分别与所述储能电池组的正极和负极相连。
优选地，所述滤波式配电变压器为三相变压器。
进一步地，所述三相变压器的每一相低压绕组和高压绕组分别与一个所述滤波电抗器的绕组共同绕于一个铁芯柱上。
优选地，所述滤波电抗器绕组由反向串联的两段子绕组构成。
进一步地，所述两段子绕组在所述铁芯柱的竖直方向上呈上下设置。
优选地，所述两段子绕组的匝数、高度和内外半径分别相等。
优选地，所述高压绕组采用三角形接法。
优选地，所述滤波电容器的另一端与所述滤波式配电变压器的低压侧的中性线相连。
进一步地，所述低压绕组采用引出所述中性线的星形接法。
优选地，所述滤波电抗器的绕组与所述滤波电容器连接构成交流滤波器。
与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：
本申请实施例中，提供了一种低压配电储能系统，包括：储能电池组、功率变换器、滤波电抗器、滤波式配电变压器、直流侧电容器和滤波电容器；所述滤波式配电变压器包括低压绕组和高压绕组，所述低压绕组、所述高压绕组和所述滤波电抗器的绕组共同绕于一个铁芯柱上，所述低压绕组设有抽头；所述滤波电抗器绕组的一端和所述滤波电容器的一端均与所述抽头相连；所述滤波电容器的另一端与所述滤波式配电变压器的低压侧相连；所述滤波电抗器绕组的另一端与所述功率变换器的交流侧相连；所述功率变换器分别与所述直流侧电容器的两端相连；所述直流侧电容器的两端分别与所述储能电池组的正极和负极相连。
本申请提供了一种低压配电储能系统，通过在滤波式配电变压器低压绕组设置抽头，功率变换器经交流滤波后与低压绕组抽头连接，使得配电变压器与功率变换器之间无需配置隔离变压器进行电压变换；滤波电抗绕组采用特殊的结构绕制于滤波式配电变压器中，结构紧凑、集成度高，且与配电变压器的高压和低压绕组之间互不影响，其不存在磁饱和特性，电感线性度好，取代了发热量及工作噪音大、电感非线性的铁芯滤波电抗器；解决了由于隔离变压器和铁芯电抗器带来的发热和电磁干扰的技术问题，达到了显著地降低电能损耗，同时减少储能集装箱内设备占用空间和工作噪声的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种低压配电储能系统的拓扑结构示意图；
图2为本申请提供的一种低压配电储能系统的带低压绕组抽头的滤波式配电变压器单相示意图。
其中，附图标记如下：
Cf、滤波电容器；Lf、滤波电抗器；Cdc、直流侧电容器。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1和图2，图1为本申请提供的一种低压配电储能系统的拓扑结构示意图，图2为本申请提供的一种低压配电储能系统的带低压绕组抽头的滤波式配电变压器单相示意图。
本申请实施例提供了一种低压配电储能系统的一个实施例，包括：储能电池组、功率变换器、滤波电抗器Lf、滤波式配电变压器、直流侧电容器Cdc和滤波电容器Cf；
滤波式配电变压器包括低压绕组和高压绕组，低压绕组、高压绕组和滤波电抗器Lf的绕组共同绕于一个铁芯柱上，低压绕组设有抽头；
滤波电抗器Lf绕组的一端和滤波电容器Cf的一端均与抽头相连。
需要说明的是，滤波式配电变压器低压绕组设置抽头，功率变换器经滤波电抗器和滤波电容器后与低压绕组的抽头连接，滤波式配电变压器与功率变换器之间无需另外配置隔离变压器进行电压变换，节省了设置隔离变压器的成本，同时减少了设置隔离变压器所占用的空间。
滤波电容器Cf的另一端与滤波式配电变压器的低压侧相连。
需要说明的是，滤波式配电变压器的每一相的高压绕组和低压绕组都与一个滤波电抗器Lf的绕组共同绕在一个铁芯柱上，低压绕组引出抽头用于与滤波电容器和滤波电抗器进行连接。
滤波电抗器Lf绕组的另一端与功率变换器的交流侧相连。
功率变换器分别与直流侧电容器的两端相连。
直流侧电容器Cdc的两端与储能电池组的正极和负极相连。
可以理解的是，功率变换器的一侧经过直流侧电容器后与储能电池组相连，功率变换器的另一侧经滤波电抗器和滤波电容器后与滤波式配电变压器的低压绕组抽头相连。
本申请实施例提供的一种低压配电储能系统，通过在滤波式配电变压器低压绕组设置抽头，功率变换器经滤波电抗器和滤波电容器后与低压绕组的抽头连接，使得配电变压器与功率变换器之间无需配置隔离变压器进行电压变换；且滤波电抗绕组采用特殊的结构绕制于滤波式配电变压器中，结构紧凑、集成度高，且与配电变压器的高压和低压绕组之间互不影响，其不存在磁饱和特性，电感线性度好，取代了发热量及工作噪音大、电感非线性的铁芯滤波电抗器；解决了由于隔离变压器和铁芯电抗器带来的发热和电磁干扰的技术问题，达到了显著地降低电能损耗，同时减少储能集装箱设备占用空间和工作噪声的效果。
以上为本发明实施例提供的一种低压配电储能系统一个实施例，以下为本发明实施例提供的一种低压配电储能系统的另一个实施例。
请参阅图1和图2，在上一个实施例的基础上，本申请实施例提供了一种低压配电储能系统的另一个实施例，包括：
优选地，滤波式配电变压器为三相变压器。
进一步地，三相变压器的每一相低压绕组和高压绕组分别与一个滤波电抗器Lf的绕组共同绕于一个铁芯柱上。
需要说明的是，滤波式配电变压器三个相中的每一相都有一组高压绕组和低压绕组，每一相的高压绕组和低压绕组都与一个滤波电抗器的绕组共同绕于一个铁芯柱上。
优选地，滤波电抗器Lf绕组由反向串联的两段子绕组构成。
进一步地，两段子绕组在铁芯柱的竖直方向上呈上下设置。
优选地，两段子绕组的匝数、高度和内外半径分别相等。
需要说明的是，滤波电抗器Lf绕组由竖直方向上呈上下设置、反向串联的两段子绕组构成，并且，两段子绕组的匝数、高度和内外半径分别相等。
滤波电抗器绕组的磁通由两段子绕组构成，由于两段子绕组采用特殊的绕制结构，这两段子绕组在铁芯中产生的主磁通由于是大小相等、极性相反而相互抵消，从整体上看，滤波电抗器绕组在变压器铁芯中产生的主磁通为零，因而与变压器的高、低压绕组之间无主磁通的交链，因此滤波电抗器绕组与变压器绕组之间不会由于电磁感应而相互影响。另外，由于在铁芯中的主磁通为零，因此滤波电抗器绕组的电感完全由其与空气交链的漏磁通决定，由于漏磁通的特性，因此滤波电抗器绕组不存在磁饱和特性，其电感值恒定、电感线性度好、发热低、工作噪声低。
可以理解的是，滤波电抗器绕组集成到滤波式配电变压器上，要实现滤波电抗与滤波式配电变压器的电磁解耦，滤波电抗器绕组需要采取上述特殊的绕制结构，才能确保滤波电抗器与滤波式配电变压器之间在正常工作时相互之间没有影响。通过上述绕制方法，通过绕制在配电变压器铁芯上的滤波电抗绕组，取代了发热量及工作噪音大、电感非线性的铁芯电抗器。
优选地，高压绕组采用三角形接法。
需要说明的是，三角形接法是将各相电源或负载依次首尾相连，并将每个相连的点引出，作为三相电的三个相线。因接线形状似三角形，所以这种接法叫做三角形接法。
优选地，滤波电容器Cf的另一端与滤波式配电变压器的低压侧的中性线相连。
进一步地，低压绕组采用引出中性线的星形接法。
优选地，滤波电抗器Lf的绕组与滤波电容器Cf连接构成交流滤波器。
需要说明的是，滤波电抗器的绕组与滤波电容器连接相当于是交流滤波器，交流滤波器是交直流电能变换系统的一个重要组成部分,可以补偿换流器消耗的无功功率,同时滤除和减少换流过程中产生的谐波以避免谐波对交流系统造成危害。
本申请实施例提供的一种低压配电储能系统，通过在三相变压器低压绕组设置抽头，功率变换器经交流滤波后与低压绕组抽头连接，使得配电变压器与功率变换器之间无需配置隔离变压器进行电压变换；同时三相变压器每一相的高压绕组采用三角形接法，低压绕组采用引出中性线的星形接法；且滤波电抗绕组采用特殊的结构绕制于三相变压器中，结构紧凑、集成度高，且与配电变压器的高压和低压绕组之间互不影响，其不存在磁饱和特性，电感线性度好，取代了发热量及工作噪音大、电感非线性的铁芯滤波电抗器；滤波电抗器的绕组与交流侧的滤波电容器连接构成交流滤波器，可有效滤除变流器交流侧产生的谐波。解决了由于隔离变压器和铁芯电抗器带来的发热和电磁干扰的技术问题，达到了显著地降低电能损耗，同时减少储能集装箱设备占用空间和工作噪声的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种低压配电储能系统，其特征在于，包括：储能电池组、功率变换器、滤波电抗器、滤波式配电变压器、直流侧电容器和滤波电容器；
所述滤波式配电变压器包括低压绕组和高压绕组，所述低压绕组、所述高压绕组和所述滤波电抗器的绕组共同绕于一个铁芯柱上，所述低压绕组设有抽头；
所述滤波电抗器绕组的一端和所述滤波电容器的一端均与所述抽头相连；
所述滤波电容器的另一端与所述滤波式配电变压器的低压侧相连；
所述滤波电抗器绕组的另一端与所述功率变换器的交流侧相连；
所述功率变换器分别与所述直流侧电容器的两端相连；
所述直流侧电容器的两端分别与所述储能电池组的正极和负极相连。
2.根据权利要求1所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述滤波式配电变压器为三相变压器。
3.根据权利要求2所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述三相变压器的每一相低压绕组和高压绕组分别与一个所述滤波电抗器的绕组共同绕于一个铁芯柱上。
4.根据权利要求1所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述滤波电抗器绕组由反向串联的两段子绕组构成。
5.根据权利要求4所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述两段子绕组在所述铁芯柱的竖直方向上呈上下设置。
6.根据权利要求4所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述两段子绕组的匝数、高度和内外半径分别相等。
7.根据权利要求1所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述高压绕组采用三角形接法。
8.根据权利要求2所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述滤波电容器的另一端与所述滤波式配电变压器的低压侧的中性线相连。
9.根据权利要求8所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述低压绕组采用引出所述中性线的星形接法。
10.根据权利要求1所述的低压配电储能系统，其特征在于，所述滤波电抗器的绕组与所述滤波电容器连接构成交流滤波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201911380241.2A CN110932302A (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种低压配电储能系统 |
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| CN201911380241.2A CN110932302A (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种低压配电储能系统 |
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| CN201911380241.2A Pending CN110932302A (zh) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | 一种低压配电储能系统 |
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|---|---|
| CN (1) | CN110932302A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112906199A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 湖南大学 | 一种多变压器电磁解耦与高度磁集成设计方法 |
-
2019
- 2019-12-27 CN CN201911380241.2A patent/CN110932302A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112906199A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 湖南大学 | 一种多变压器电磁解耦与高度磁集成设计方法 |
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