一种基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统的制作方法
【专利摘要】一种基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统，由断路器QF1，隔离变压器T，电抗器L1和电容C1组成的滤波器，前级H桥变流器A、B、C，双向DC/DC变换器D、E，电抗器L2、L3及直流断路器QF2、QF3组成；断路器QF1输入端连接于交流电网（5），输出端与变压器T原边连接；变压器副边的三个独立绕组经L1和C1组成的滤波器后分别与H桥变流器A、B、C的交流侧连接；H桥变流器A、B、C的直流侧通过直流母线与DC/DC变换器D，E的输入端相连；D变换器的输出端经直流断路器QF2连接于锂电池（7）；E变换器的输出端经直流断路器QF3与超级电容（6）相连接。本实用新型可实现并网运行，亦可进行孤岛监测及离网运行；能够完成系统的储能和回馈，实现双向运行。
【专利说明】—种基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统，属电力电子【技术领域】。
[0002]【背景技术】
[0003]随着用电负荷的不断增大，大电网集中统一式的旧格局使得电网愈加脆弱。因此需要增加分布式能源结构以提高电网的可靠性，保障大众的日常用电及工农业用电等。此外；分布式能源能够更好地实现节能减耗，有利于清洁能源和可再生能源的利用和推广。但是，当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行。这大大限制了分布式能源效能的充分发挥。为协调大电网与分布式电源间的矛盾，人们提出了微网的概念。微网由分布式电源、分布式储能和能量管理模块构成负荷的供电系统，与负荷一起组成一个独立可控系统，完全解决了大电网与分布式电源间的矛盾。储能系统是调节微电源性能，保证负荷供电质量的重要环节。
[0004]超级电容器和蓄电池作为功率型储能元件和能量型储能元件的典型代表，在功率密度、能量密度、循环寿命、高低温性能等关键特性上具有很强的互补性，将两者进行混合使用具有大幅提升储能系统性能的潜力。基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器主要实现交流电网电能与储能系统电能之间的能量双向传递，不仅可以快速有效地实现平抑分布式发电系统随机电能或潮流的波动，提高电网对大规模可再生能源发电(风能、光伏)的接纳能力，且可以接受调度指令，吸纳或补充电网的峰谷电能，及提供无功功率，以提高电网的供电质量和经济效益。在电网故障或停电时，其还具备独立组网供电功能，以提高负载的供电安全性。
[0005]
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于，提供一种基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统，通过三相H桥变流器与两组双向DC/DC变换器组合，来实现锂电池和超级电容相互协调下储能和能量回馈。
[0007]本实用新型的技术方案是，本发明基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统由断路器QFl，隔离变压器T，电抗器LI和电容Cl组成的滤波器，前级H桥变流器A、B、C，双向DC/DC变换器D、E，电抗器L2、L3及直流断路器QF2、QF3组成。断路器QFl输入端连接于交流电网，输出端与变压器T原边连接。变压器副边的三个独立绕组经LI和Cl组成的滤波器后分别与H桥变流器A、B、C的交流侧连接；H桥变流器A、B、C的直流侧通过直流母线与DC/DC变换器D，E的输入端相连；D变换器的输出端经直流断路器QF2连接于锂电池；E变换器的输出端经直流断路器QF3与超级电容相连接。
[0008]由A、B、C组成的三相H桥变流器，采用SPWM调制方式，在储能模式下可将三相交流电转变成直流电，经后级双向DC/DC电路分别对锂电池和超级电容充电；在回馈模式下，锂电池和超级电容释放能量经双向DC/DC电路变换后给为直流母排提供直流电源，经H桥变流器(A，B, C)逆变、隔离后将能量回馈电网。
[0009]本实用新型的效果和益处是，主电路拓扑采用了三相H桥变流器，使每相电压可以独立调节，克服了负载不平衡而造成的电压畸变。系统等效开关频率为IGBT开关频率的2倍，进一步降低了系统谐波；可以实现并网运行，亦可以进行孤岛监测并实现离网运行；前级的四象限H桥进行与后级双向DC/DC变换器配合能够完成整个系统的储能和回馈，实现双向运行。
[0010]本实用新型适用于科研机构、企业的储能设备和技术的验证应用。
[0011]【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统框图；
[0013]图2为H桥电路图；
[0014]图3为DC/DC电路图；
[0015]图中图号:1、2为H桥变流器的输入端，3、4为H桥变流器的输出端；5是交流电网；6是超级电容；7是锂电池。
[0016]【具体实施方式】
[0017]本实用新型的【具体实施方式】如图1，图2和图3所示。
[0018]图1为本实用新型技术方案的系统原理框图。
[0019]本实施例微网储能逆变器系统的主电路包括:断路器QF1，隔离变压器T，由电抗器LI和电容Cl组成的滤波器，前级H桥变流器A、B、C的电路如图2所示，其中1、2为H桥变流器的输入端，3、4为H桥变流器的输出端；后级为buck-boost双向DC/DC变换器D、E的电路如图3所示，电抗器L2、L3及直流断路器QF2、QF3。
[0020]断路器QFl输入端连接于交流电网5，输出端与变压器T原边连接，变压器一方面起到隔离作用，另一方面升高输入电压以提高后端直流母线电压。变压器副边的三个独立绕组经滤波器后H桥变流器连接。H桥变流器通过直流母线与D、E变换器相连，D变换器经直流断路器QF2连接于锂电池7 ；E变换器经直流断路器QF3与超级电容6相连接。
[0021 ] 由A、B、C组成的三相H桥变流器，采用SPWM调制方式，在储能模式下可将三相交流电转变成直流电，经后级双向DC/DC电路分别对锂电池和超级电容充电；在回馈模式下，锂电池和超级电容释放能量经双向DC/DC电路变换后给为直流母排提供直流电源，经H桥变流器逆变、隔离后将能量回馈电网。
【权利要求】
1.一种基于蓄电池和超级电容的混合储能逆变器系统，其特征在于；所述系统由断路器QFl，隔离变压器T，电抗器LI和电容Cl组成的滤波器，前级H桥变流器A、B、C，双向DC/DC变换器D、E，电抗器L2、L3及直流断路器QF2、QF3组成；断路器QFl输入端连接于交流电网，输出端与变压器T原边连接；变压器副边的三个独立绕组经LI和Cl组成的滤波器后分别与H桥变流器A、B、C的交流侧连接；H桥变流器A、B、C的直流侧通过直流母线与DC/DC变换器D，E的输入端相连；D变换器的输出端经直流断路器QF2连接于锂电池；E变换器的输出端经直流断路器QF3与超级电容相连接。
【文档编号】H02J7/02GK203813692SQ201420105309
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】曾伟, 孙旻 申请人:国家电网公司, 国网江西省电力科学研究院