CN211151554U - 一种交直流电源变换电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交直流电源变换电路，包括第一电池组、第二电池组和三电平交直流变换电路；三电平交直流变换电路的直流侧高电平端连接第一电池组高电平端，直流侧低电平端连接第二电池组低电平端，第一电池组的低电平端和第二电池组的高电平端均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接；三电平交直流变换电路的交流侧三相线均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接。采用第一电池组和第二电池组的组合替代原有的一个电池组的方式，降低电池串联的节数，使得安全性大为提高；同时配合三电平交直流变换电路，可以单独为交流电源提供稳定的正电源和负电源，不需要额外增加工频变压器来平衡交流负载，大大降低系统的成本。

Description

一种交直流电源变换电路

技术领域

本实用新型属于电化学储能领域，涉及一种交直流电源变换电路。

背景技术

电化学储能日益成为储能系统里重要的一个分支。储能电池和储能变流器作为电化学储能系统里的核心部件，其方案设计关系整个化学储能系统的安全和成本指标。目前储能电池和储能变流器的组合方式，主要以工频隔离降压变压器、储能变流器和单组电池的方式组合构成。

目前的这种组合方式存在着需要加工频隔离变压器，系统体积大，成本高，系统配置的电池串联节数过多，导致电池的不一致性会变差，使得储能系统的安全性不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中交直流电源变换装置系统体积大，成本高，同时，配置的电池串联节数过多，导致电池的不一致性会变差，使得储能系统的安全性不高的缺点，提供一种交直流电源变换电路。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种交直流电源变换电路，包括第一电池组、第二电池组和三电平交直流变换电路；三电平交直流变换电路的直流侧高电平端连接第一电池组高电平端，直流侧低电平端连接第二电池组低电平端，第一电池组的低电平端和第二电池组的高电平端均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接；三电平交直流变换电路的交流侧三相线均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接。

本实用新型进一步的改进在于：

所述三电平交直流变换电路为T型三电平电路。

所述三电平交直流变换电路为I型三电平电路。

还包括第一电容和第二电容；第一电容一侧与三电平交直流变换电路的直流侧高电平端和中性线并联，另一侧与第一电池组并联；第二电容一侧与三电平交直流变换电路的直流侧低电平端和中性线并联，另一侧与第二电池组并联。

所述三电平交直流变换电路的交流侧三相线和直流侧中性线均与市电的交流电源连接。

还包括交流电源接口，交流电源接口与三电平交直流变换电路的交流侧三相线和直流侧中性线均连接，用于输出交流电。

还包括三个电容，三个电容的一端分别连接三电平交直流变换电路的交流侧的三个电感的一端，三个电容的另一端均连接三电平交直流变换电路的直流侧中性线。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过将三电平交直流变换电路的直流侧高电平端连接第一电池组高电平端，直流侧低电平端连接第二电池组低电平端，第一电池组的低电平端和第二电池组的高电平端均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接，三电平交直流变换电路的交流侧三相线均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接，实现交直流电源变换。采用第一电池组和第二电池组的组合替代原有的一个电池组的方式，降低电池串联的节数，使得安全性大为提高；同时第一电池组和第二电池组配合三电平交直流变换电路的储能变流器，可以单独为交流电源提供稳定的正电源和负电源，不需要额外增加工频变压器来平衡交流负载，大大降低系统的成本。

附图说明

图1为本实用新型的交直流电源变换电路拓扑图。

其中：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11和Q12均为开关管，C1、C2、C3、C4和C5均为电容，L1、L2和L3均为电感，BAT+为第一电池组，BAT-为第二电池组，A、B和C均为交流电源端口，DC+和DC-为直流源端口，N为中性线端口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型交直流电源变换电路包括第一电池组、第二电池组、电容C4、电容C5和三电平交直流变换电路；三电平交直流变换电路的直流侧高电平端连接第一电池组高电平端，直流侧低电平端连接第二电池组低电平端，第一电池组的低电平端和第二电池组的高电平端均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接；三电平交直流变换电路的交流侧三相线均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接，电容C4一侧与三电平交直流变换电路的直流侧高电平端和中性线并联，另一侧与第一电池组并联；电容C5一侧与三电平交直流变换电路的直流侧低电平端和中性线并联，另一侧与第二电池组并联；三电平交直流变换电路的交流侧三相线和直流侧中性线与市电的交流电源连接，也可以设置交流电源接口作为自身产生的交流电源接口，用于输出交流电。三电平交直流变换电路的开关管为IGBT开关管。

优选的，本实用新型交直流电源变换电路还设置电容C1、电容C2和电容C3，电容C1、电容C2和电容C3与三电平交直流变换电路的电感L1、电感L2和电感L3电感组成LC滤波电路，抑制后级电力电子装置的纹波。

图1中示出的三电平交直流变换电路为T型三电平电路，但不以此为限，基于同样的原理，I型三电平电路同样可以作为三电平交直流变换电路。

本实用新型交直流电源变换电路的工作过程：

充电正半周：

交流电源A：正半周开关管Q7和Q8导通，电流从A端口流向N端口，为电感L1储存能量，然后开关管Q7关断，电感L1储存的能量通过开关管Q1为电容C4和第一电池组BAT+充电，电流从A端口流向N端口。交流电源B：正半周开关管Q9和Q10导通，电流从B端口流向N端口，为电感L2储存能量，然后开关管Q9关断，电感L2储存的能量通过开关管Q3为电容C4和第一电池组BAT+充电，电流从B端口流向N端口。交流电源C：正半周开关管Q11和Q12导通，电流从C端口流向N端口，为电感L3储存能量，然后开关管Q11关断，电感L3储存的能量通过开关管Q5为电容C4和第一电池组BAT+充电，电流从C端口流向N端口。

充电负半周：

交流电源A：负半周开关管Q7和Q8导通，电流从N端口流向A端口，为电感L1储存能量，然后开关管Q8关断，电感L1储存的能量通过开关管Q2为电容C5和第二电池组BAT-充电，电流从N端口流向A端口。交流电源B：负半周开关管Q9和Q10导通，电流从N端口流向B端口方向，为电感L2储存能量，然后Q10管子关断，电感L2储存的能量通过开关管Q4为电容C5和第二电池组BAT-充电，电流从N端口流向B端口方向。交流电源C：负半周开关管Q11和Q12管子导通，电流从N端口流向C端口方向，为电感L3储存能量，然后开关管Q12关断，电感L3储存的能量通过Q6为电容C5和第二电池组BAT-充电，电流从N端口流向C端口方向。

放电正半周：

交流电源A：正半周开关管Q1导通，电流从DC+端口流向A端口方向，第一电池组BAT+放电，为电感L1储存能量，然后开关管Q1管子关断，电感L1储存的能量通过开关管Q7和Q8续流。交流电源B：正半周开关管Q3管子导通，电流从DC+端口流向B端口方向，第一电池组BAT+放电，为电感L2储存能量，然后开关管Q3管子关断，电感L2储存的能量通过开关管Q9和Q10续流。交流电源C：正半周开关管Q5管子导通，电流从DC+端口流向C端口方向，第一电池组BAT+放电，为电感L3储存能量，然后开关管Q5管子关断，电感L3储存的能量通过开关管Q11和Q12续流。

放电负半周：

交流电源A：负半周开关管Q2管子导通，电流从A流向DC-方向，第二电池组BAT-放电，为电感L1储存能量，然后开关管Q2管子关断，电感L1储存的能量通过开关管Q7和Q8续流。交流电源B：负半周开关管Q4管子导通，电流从B端口流向DC-端口方向，第二电池组BAT-放电，为电感L2储存能量，然后开关管Q4管子关断，电感L2储存的能量通过开关管Q9和Q10续流。交流电源C：负半周开关管Q6管子导通，电流从C端口流向DC-端口方向，第二电池组BAT-放电，为电感L3储存能量，然后开关管Q6管子关断，电感L3储存的能量通过开关管Q11和Q12续流。

本实用新型交直流电源变换电路采用第一电池组和第二电池组的组合替代原有的一个电池组的方式，降低电池串联的节数，使得安全性大为提高；同时第一电池组和第二电池组配合三电平交直流变换电路的储能变流器，可以单独为交流电源提供稳定的正电源和负电源，不需要额外增加工频变压器来平衡交流负载，大大降低系统的成本。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种交直流电源变换电路，其特征在于，包括第一电池组、第二电池组和三电平交直流变换电路；

三电平交直流变换电路的直流侧高电平端连接第一电池组高电平端，直流侧低电平端连接第二电池组低电平端，第一电池组的低电平端和第二电池组的高电平端均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接；

三电平交直流变换电路的交流侧三相线均与三电平交直流变换电路的直流侧中性线连接。

2.根据权利要求1所述的交直流电源变换电路，其特征在于，所述三电平交直流变换电路为T型三电平电路。

3.根据权利要求1所述的交直流电源变换电路，其特征在于，所述三电平交直流变换电路为I型三电平电路。

4.根据权利要求1所述的交直流电源变换电路，其特征在于，还包括第一电容和第二电容；

第一电容一侧与三电平交直流变换电路的直流侧高电平端和中性线并联，另一侧与第一电池组并联；第二电容一侧与三电平交直流变换电路的直流侧低电平端和中性线并联，另一侧与第二电池组并联。

5.根据权利要求1所述的交直流电源变换电路，其特征在于，所述三电平交直流变换电路的交流侧三相线和直流侧中性线均与市电的交流电源连接。

6.根据权利要求1所述的交直流电源变换电路，其特征在于，还包括交流电源接口，交流电源接口与三电平交直流变换电路的交流侧三相线和直流侧中性线均连接，用于输出交流电。

7.根据权利要求1所述的交直流电源变换电路，其特征在于，还包括三个电容，三个电容的一端分别连接三电平交直流变换电路的交流侧的三个电感的一端，三个电容的另一端均连接三电平交直流变换电路的直流侧中性线。

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