CN201774270U - 一种无变压器电感储能拓扑结构 - Google Patents

一种无变压器电感储能拓扑结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型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。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。

Description

一种无变压器电感储能拓扑结构
技术领域
本实用新型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
本实用新型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，本实用新型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D1、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。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
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IGBT1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D11、D22、D33、D44。IGBT1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D1、D2、D3、D4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。
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，通过调制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D11、D44以及IGBT5、IGBT6向直流侧供电，如图2所示，此时，本实用新型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。
本实用新型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，本实用新型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。

Claims (3)

1.一种无变压器电感储能拓扑结构，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的无变压器电感储能拓扑结构，其特征在于，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。
3.根据权利要求1或2所述的无变压器电感储能拓扑结构，其特征在于，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D1、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。
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