CN108667058A - 一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构，将一组电池组B11串联一个电感L1再与另一组电池组B12进行并联构成一个电池单元，将电池单元的两端与半桥结构的两端相连，所述的半桥结构的上下桥臂上分别有一个MOSFET功率管S11、S12，MOSFET功率管S11、S12分别反并联二极管D11、D12，将多个与半桥结构相连后的电池单元进行串联，再与一个电感L0串联后并联一个电容C0，电容C0的两端还分别连接上一个半桥结构的逆变器，本发明避免了电池组与电网的直接能量交换，使得电池组不受二次脉动的影响，可通过相对简单的控制方法实现各组电池的均衡，延长电池的使用寿命。

Description

一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构

技术领域

本发明涉及电池系统技术领域，尤其涉及一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构。

背景技术

对于基于电池的链式储能系统，需要对直流侧（电池组）实现有效并网。目前现有的结构设计大体分为两类，一类是将电池组直接与逆变器级联实现并网，一方面这要求电池组有较高的电压等级，需要大量电池串联，影响系统可靠性，另一方面电池组与电网能量交换时有二次脉动功率，会危害电池寿命，传统拓扑采用大电容与电池组并联以吸收二次脉动，但对于电容大小提出了很高的要求。第二类是将电池组与DC-DC变换器级联，在通过逆变器实现并网，目前使用的逆变器与DC-DC变换器采用的均是全桥结构，这需要较多的IGBT开关管，一方面使得控制方法变得复杂，一方面又使得成本提高。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构，将一组电池组B11串联一个电感L1再与另一组电池组B12进行并联构成一个电池单元，将电池单元的两端与半桥结构的两端相连，所述的半桥结构的上下桥臂上分别有一个MOSFET功率管S11、S12，MOSFET功率管S11、S12分别反并联二极管D11、D12，将多个与半桥结构相连后的电池单元进行串联，再与一个电感L0串联后并联一个电容C0，电容C0的两端还分别连接上一个半桥结构的逆变器，进行并网。当各电池单元的上半桥臂开关管导通的时候，电池单元接入整个系统，当下半桥臂导通时，该电池单元被切除，这时，该单元内的电池组可以通过电感进行均衡。通过对电池组荷电状态（SOC）的监控，控制各单元上半桥臂开关管开断时间，由于开断时间很短，电容两端电压不能突变，可以实现有效并网。同时，由于电池组通过等效BUCK电路之后再与电网进行能量交换，可以滤除二次脉动，有助于延长电池寿命。

所述的半桥结构的逆变器的上下桥臂上分别有一个MOSFET功率管S1、S2，MOSFET功率管S1、S2分别反并联二极管D1、D2。

本发明针对现有技术的不足提出了一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构，链式储能系统结构由等效buck/boost双向变换器和半桥逆变器组成，电池组级联半桥结构的DC-DC变换器，在上半桥臂导通时给直流母线上的电容充电。在下开关管导通时，各个电池单元通过电感进行单元内均衡，直流母线上的电容对直流侧输出电压进行钳位，再与逆变器级联使得直流侧可以实现并网。上下开关管的开断控制策略由各组电池组的荷电状态（SOC）决定，可实现各组电池的均衡，进一步延长了电池组的使用寿命。

本发明的优点是：本发明避免了电池组与电网的直接能量交换，使得电池组不受二次脉动的影响；采用的均是半桥结构，使得IGBT开关管数量减少，简化了控制方法同时降低了成本；可通过相对简单的控制方法实现各组电池的均衡，延长电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构，将一组电池组B11串联一个电感L1再与另一组电池组B12进行并联构成一个电池单元，将电池单元的两端与半桥结构的两端相连，所述的半桥结构的上下桥臂上分别有一个MOSFET功率管S11、S12，MOSFET功率管S11、S12分别反并联二极管D11、D12，将多个与半桥结构相连后的电池单元进行串联，再与一个电感L0串联后并联一个电容C0，电容C0的两端还分别连接上一个半桥结构的逆变器，进行并网。当各电池单元的上半桥臂开关管导通的时候，电池单元接入整个系统，当下半桥臂导通时，该电池单元被切除，这时，该单元内的电池组可以通过电感进行均衡。通过对电池组荷电状态（SOC）的监控，控制各单元上半桥臂开关管开断时间，由于开断时间很短，电容两端电压不能突变，可以实现有效并网。同时，由于电池组通过等效BUCK电路之后再与电网进行能量交换，可以滤除二次脉动，有助于延长电池寿命。

所述的半桥结构的逆变器的上下桥臂上分别有一个MOSFET功率管S1、S2，MOSFET功率管S1、S2分别反并联二极管D1、D2。

如图1所示，可以消除二次脉动的链式储能系统由等效buck/boost双向变换器和半桥逆变器组成，其中C0为储能电容，L0为储能电感，S1和S2为半桥逆变器的功率管，C1和C2容量相等。在直流侧给电网供电的工作状态下，双向DC-DC半桥模块上桥臂开关管S11，下桥臂二极管D11以及电感L0构成等效buck电路，给予上下半桥开关管S11，S12互补的控制信号，在上开关管导通时电池组将给直流母线C0充电，在下开关管导通时，各个电池单元通过电感进行单元内均衡，C0对直流侧输出电压进行钳位，使得直流侧可以实现并网。

Claims (2)

1.一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构，其特征在于：将一组电池组B11串联一个电感L1再与另一组电池组B12进行并联构成一个电池单元，将电池单元的两端与半桥结构的两端相连，所述的半桥结构的上下桥臂上分别有一个MOSFET功率管S11、S12，MOSFET功率管S11、S12分别反并联二极管D11、D12，将多个与半桥结构相连后的电池单元进行串联，再与一个电感L0串联后并联一个电容C0，电容C0的两端还分别连接上一个半桥结构的逆变器，进行并网。

2.根据权利要求1所述的一种可以消除二次脉动的链式储能系统结构，其特征在于：所述的半桥结构的逆变器的上下桥臂上分别有一个MOSFET功率管S1、S2，MOSFET功率管S1、S2分别反并联二极管D1、D2。