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1、本实用新型涉及储能技术领域，尤其涉及一种基于单相全桥逆变器的储能系统。

背景技术：

2、近年来，随着储能产业的发展，多种新型储能技术不断突破，并在越来越多的场景得到示范应用，主要有储热技术、氢能储能技术、电磁储能技术等。储能和超级电容器储能等。随着风电和光伏并网的增加，大型互联电网、大容量发电和远距离输电的快速发展，电力系统的调节任务变得更加艰巨。艰巨。 储能单元作为一种可灵活充放电的电源，能够动态吸收和释放电网中的能量，并因其响应速度快、控制灵活，在维护电网电压稳定方面具有不可替代的优势。

3、目前在火电储能领域，大多采用集中换流方式，需要将储能升压变压器接入火电机组厂用段，这无疑增加了设备故障率和设备投资额。 集中换流方式是因为储能电池串并联在直流侧。 如果单个电池模组出现问题，木桶的短板效应会加剧，直流循环效率降低，不同电芯输出不均/部分电芯衰减过快。 /温升过高，使储能系统的安全风险更大。

技术实现要素：

4、本实用新型提供了一种基于单相全桥逆变器的储能系统，以至少解决相关技术中储能系统安全隐患较大的技术问题。

5、本实用新型第一方面的实施例提出了一种基于单相全桥逆变器的储能系统，包括：发电单元、高压市电负载单元、400v交流市电母线、低压市电负载单元、飞轮储能电源单元；

6、发电单元接入高压市电负载单元；

7、发电机组通过400v交流变电站母排分别与低压市电负载单元和飞轮储能电源单元相连；

8、其中，飞轮储能电源单元包括：a单相全桥逆变器、b单相全桥逆变器和c单相全桥逆变器。

9、优选地，所述发电单元包括：发电机、发电机主变、高压变电站降压变压器、6kv交流变电站并网断路器、6kv交流变电站母线、低压变电站降压变压器；

10、发电机通过发电机主变接入电网系统；

11、高压市电降压变压器高压侧接发电机出口，高压市电降压变压器低压侧接6kv交流电网-通过6kv交流市电并网断路器接入断路器。 连接母线；

12、低压变电站降压变压器高压侧接6kv交流变电站母线。

13、进一步地，所述高压厂用负载单元包括： 6kv交流负载并网断路器和6kv交流负载；

14、6kv交流负载通过6kv交流负载并网断路器接入6kv交流工厂母线。

15、进一步地，所述低压厂用负载单元包括： 400v交流负载并网断路器和400v交流负载；

16、400v交流负载通过400v交流负载并网断路器接入400v交流工厂母线。

17、进一步地，所述储能系统还包括： 400v交流工厂并网断路器；

18、400v交流市电母排通过400v交流市电并网断路器连接到低压市电降压变压器的低压侧。

19、进一步地，飞轮储能电源单元还包括：a相交流母排、b相交流母排和c相交流母排、a相飞轮储能子模块、b相飞轮储能子模块。模块和c相飞轮储能子模块；

20、a相飞轮储能子模块通过a单相全桥逆变器与a相交流母排相连；

21、b相飞轮储能子模块通过b单相全桥逆变器与b相交流母排相连；

22、c相飞轮储能子模块通过c单相全桥逆变器与c相交流母排相连。

23、进一步地，所述飞轮储能电源装置还包括： 飞轮储能交流并网断路器；

24、飞轮储能交流并网断路器一端接400v交流厂母线，另一端分别接a相交流母线、b相交流母线、c-相交流母线母线连接。

25、进一步地，所述a相飞轮储能子模块、b相飞轮储能子模块和c相飞轮储能子模块均包括： 多个飞轮储能可控电源模块；

26、飞轮储能可控电源模块，包括：飞轮储能电池和dc-dc变换装置，飞轮储能电池与dc-dc变换装置并联连接。

27、进一步地，所述a相飞轮储能子模块中各飞轮储能可控电源模块串联连接；

28、b相飞轮储能子模块中各飞轮储能可控电源模块串联连接；

29、c相飞轮储能子模块中各飞轮储能可控电源模块串联。

30、进一步地，各飞轮储能可控电源模块串联，包括：

31、每个飞轮储能可控电源模块中的dc-dc变换器串联连接。

32、本实用新型实施例提供的技术方案，至少具有以下有益效果：

33、本实用新型提供了一种基于单相全桥逆变器的储能系统，该储能系统包括：发电单元、高压变电站负载单元、400v交流变电站母排、低压-电压变电站负载单元和飞轮储能电源单元； 发电单元连接到高压市电负载单元； 发电单元分别由低压市电负载单元和飞轮储能单元通过400v交流市电母线连接供电； 其中，飞轮储能电源单元包括：a单相全桥逆变器、b单相全桥逆变器和c单相全桥逆变器。 本实用新型提供的技术方案利用飞轮储能模块为工厂负载提供电能，无需升压变压器，节省了空间和投资，同时提高了系统的可靠性。

34.本发明的另外的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，并且部分将从下面的描述中显而易见，或者通过本发明的实践获知。

图纸说明

35、本实用新型的上述和/或附加的方面和优点将从以下结合附图对实施例的描述中变得明显易懂，其中：

36、图1为本发明实施例的基于单相全桥逆变器的储能系统结构图；

37、图2为本发明实施例的基于单相全桥逆变器的储能系统的详细结构图；

38、图3为本发明实施例提供的非隔离半桥双向dc-dc变换器的结构图；

39. 参考符号：

40.发电单元1、高压厂用负载单元2、400v交流厂用汇流排3、低压厂用负载单元4、飞轮储能电源单元5、单相全桥逆变器5-1、 b单相全桥逆变桥式逆变器5-2，c单相全桥逆变器5-3，发电机1-1，发电机主变1-2，高压厂降压变压器1-3， 6kv交流电站并网断路器1-4、6kv交流电站母线1-5、低压电站降压变压器1-6、6kv交流负载并网断路器2-1、6kv交流负载2-2 ,400v交流负载并网断路器4-1,400v交流负载4-2,400v交流电站并网断路器6,a相交流母排5-4,b相交流母排5-5,c-相交流母排5-6，a相飞轮储能子模块5-7，b相飞轮储能子模块5-8，c相飞轮储能子模块5-9，飞轮储能AC并网断路器5-10飞轮储能控制可充电电源模块组5-11、飞轮储能电池5-11-1、dc-dc变换装置5-11-2、第一晶闸管5-11-2-1、第二晶闸管5-11-2-2 ，滤波电容5-11-2-3，滤波电感5-11-2-4。

详细方法

41.以下详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中自始至终相同或相似的附图标记指示相同或相似的元件或具有相同或相似功能的元件。 以下结合附图所描述的实施例是示例性的，用于解释本发明，但不应理解为对本发明的限制。

42、本实用新型提出了一种基于单相全桥逆变器的储能系统，该储能系统包括：发电单元、高压变电站负载单元、400v交流变电站母排、低压-电压变电站负载单元和飞轮储能电源单元； 发电单元连接到高压市电负载单元； 发电单元分别由低压市电负载单元和飞轮储能单元通过400v交流市电母线连接供电； 其中，飞轮储能电源单元包括：a单相全桥逆变器、b单相全桥逆变器和c单相全桥逆变器。 本实用新型提供的技术方案利用飞轮储能模块为工厂负载提供电能，无需升压变压器，节省了空间和投资，同时提高了系统的可靠性。

43、下面结合附图对本实用新型实施例的基于单相全桥逆变器的储能系统进行说明。

44. 例 1

45、图1为本发明实施例提供的基于单相全桥逆变器的储能系统结构图。 如图1所示，它包括：发电单元1、高压电站负载单元2、400v交流电站母线3、低压电站负载单元4和飞轮储能电源单元5；

46、发电机组1接高压电厂负荷机组2；

47、发电单元1通过400v交流变电站母线3分别与低压市电负载单元4和飞轮储能电源单元5相连；

48、其中，飞轮储能电源单元5包括：a单相全桥逆变器5-1、b单相全桥逆变器5-2和c单相全桥逆变器5-3。

49、在本发明实施例中，如图2所示，发电单元1包括：发电机1-1、发电机主变1-2、高压厂降压变压器1-3， 6kv交流电站并网断路器1-4、6kv交流电站母线1-5、低压电站降压变压器1-6；

50、发电机1-1通过发电机主变1-2接入电网系统；

51、高压工业降压变压器1-3高压侧接发电机1-1出线，高压工业降压变压器低压侧1- 3通过6kv交流工业并网断路器1-4接6kv交流电站母线1-5；

52、低压市电降压变压器1-6高压侧接6kv交流市电母线1-5。

53、进一步地，如图2所示，高压厂房负荷单元2包括： 6kv交流负荷并网断路器2-1和6kv交流负荷2-2；

54、6kv交流负载2-2通过6kv交流负载并网断路器2-1与6kv交流变电站母线1-5相连。

55、进一步地，如图2所示，低压厂用负载单元4包括： 400v交流负载并网断路器4-1和400v交流负载4-2；

56、400v交流负载4-2通过400v交流负载并网断路器4-1连接到400v交流市电母线3。

57、在本发明实施例中，如图2所示，储能系统还包括： 400v交流变电站并网断路器6；

58、400v交流市电母线3通过400v交流市电并网断路器6连接到低压市电降压变压器1-6的低压侧。

59、进一步地，如图2所示，飞轮储能电源装置5还包括：a相交流母排5-4、b相交流母排5-5和c相交流母排5-6，a相飞轮储能子模块5-7、b相飞轮储能子模块5-8和c相飞轮储能子模块5-9；

60、a相飞轮储能子模块5-7通过a单相全桥逆变器5-1与a相交流汇流排5-4相连；

61、b相飞轮储能子模块5-8通过b单相全桥逆变器5-2与b相交流汇流排5-5相连；

62、c相飞轮储能子模块5-9通过c单相全桥逆变器5-3与c相交流母排5-6相连。

63、进一步地，如图2所示，飞轮储能电源装置5还包括： 飞轮储能交流并网断路器5-10；

64、飞轮储能交流并网断路器5-10一端接400v交流厂母线3，另一端接a相交流汇流母线5-4和b相交流合流母线分别。 5-5与c相交流母排5-6相连。

65、其中，如图2所示，a相飞轮储能子模块5-7、b相飞轮储能子模块5-8和c相飞轮储能子模块5-9均包括：多个飞轮储能子模块。存储可控电源模块5-11；

66、飞轮储能可控电源模块5-11，包括：飞轮储能电池5-11-1和dc-dc变换装置5-11-2，其中飞轮储能电池5-11-1为与dc-dc转换装置5-11-2并联。

67、需要说明的是，a相飞轮储能子模块5-7中各飞轮储能可控电源模块5-11串联连接；

68、b相飞轮储能子模块5-8中各飞轮储能可控电源模块5-11串联连接；

69、c相飞轮储能子模块5-9中各飞轮储能可控电源模块5-11串联连接。

70、进一步地，所述飞轮储能可控电源模块5-11串联连接，包括：

71、每个飞轮储能可控电源模块5-11中的dc-dc变换器5-11-2串联连接。

72、本发明实施例采用飞轮储能电池5-11-1作为储能装置。 当电站负载失电时，飞轮储能电池5-11-1可作为备用电源维持电站负载。 负载运行时，飞轮储能电池5-11-1与dc-dc变换装置5-11-2并联构成飞轮储能可控电源模块5-11，飞轮储能可控电源模块5-11串联升压，通过a/b/c相全桥逆变形成单相交流电，每相采用热备冗余设计，可靠性显着提高。

73、同时飞轮储能电池5-11-1与dc-dc变换装置5-11-2并联实现电压控制，飞轮储能电池5-的电能11-1 与电压成正比。 为了实现单相飞轮储能子模块的电压稳定，需要实时调整dc-dc变换装置5-11-2，以保证飞轮储能电池的电压稳定5-11-1充电/充电过程中，a/b/c相全桥逆变器，采用全控功率器件，最大电流为额定电流的1.5倍，电路的动热稳定性断路器不高，保护简单，故障范围不会扩大。

74、本发明实施例中，各相飞轮储能可控电源模块5-11分别串联升压，应用直流电压叠加原理，串联升压至直流537v，无需升压器变压器。 桥式逆变器将电流转换为380v交流电，飞轮储能电池5-11-1分散在各个可控电源模块中，相互独立运行，耦合度低，节省空间和投资，提高了设备​​的可靠性。 同时全桥逆变，各相飞轮储能可控电源模块采用串联方案，并联方案不存在不同飞轮储能电池输出不均的问题，温升受控，不存在温升过高带来的安全隐患，也解决了飞轮储能电池过充过放循环等影响设备安全的主要问题5-11-1。

75、本发明实施例中飞轮储能可控电源模块中的dc-dc变换装置5-11-2为非隔离半桥双向dc-dc变换装置，实现飞轮储能。电池5-11-1转换电能和电压。 非隔离半桥双向dc-dc变换装置的结构如图3所示，包括两个第一晶闸管5-11-2-1、第一两个晶闸管5-11-2-2、一个滤波电容5 -11-2-3与两个晶闸管并联，滤波电感5-11-2-4的一端连接在两个晶闸管之间。

76、通过采用全桥逆变器，实现飞轮储能与可控电源模块之间无通信线路的配电，采用下垂控制策略，根据热能电压频率特性自动输出功率电力低压 400v 工厂母线调整。

77、综上所述，本实施例提出的基于单相全桥逆变器的储能系统，利用飞轮储能模块为工厂负载提供电能，无需升压变压器，节省空间和投资。 同时，提高了系统的可靠性。

78. 在本说明书的描述中，提及术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”是指结合实施例或示例描述的描述。具体特征、结构、材料或特性包括在本发明的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中，上述术语的示意性表示不一定针对相同的实施例或示例。 此外，所描述的具体特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合在任何一个或多个实施例或示例中。 另外，本领域的技术人员可以在不冲突的情况下，对本说明书中所描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行组合、组合。

79. 流程图或本文其他描述的过程或方法的任何描述都可以理解为意味着

用于实现自定义逻辑功能或流程步骤的可执行指令的一个或多个模块、代码段或代码部分，并且本发明的优选实施例的范围包括额外的实现，其可能不是如所示或讨论的顺序，本发明的实施例所属领域的技术人员应当理解，包括根据所涉及的功能以基本上同时的方式或以相反的顺序执行功能。

80.虽然以上已经示出和描述了本实用新型的实施例，但是可以理解，以上实施例是示例性的并且不应被解释为对本实用新型的限制。 在上述实施例的范围内可以进行变化、修改、替换和变化。

技术特点：

1. 一种基于单相全桥逆变器的储能系统，其特征在于包括：发电单元、高压电站负载单元、400v交流电站母线、低压电站负载单元，飞轮储能电源装置； 发电单元与高压市电负载单元相连； 发电单元通过400v交流市电母线分别与低压市电负载单元和飞轮储能供电单元相连。 其中，飞轮储能电源单元包括：a单相全桥逆变器、b单相全桥逆变器和c单相全桥逆变器。 2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述发电单元包括：发电机、发电机主变、高压电站降压变压器、6kv交流电站并网断路器、以及一个6kv交流电厂母线和低压公用事业降压变压器； 发电机通过发电机主变压器接入电网系统； 高压市电降压变压器高压侧接发电机出线口，高压厂降压变压器低压侧通过6kv交流变电站母线接6kv交流变电站并网断路器； 低压变电站降压变压器高压侧接6kv交流变电站母线。 3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述高压电站负载单元包括： 6kv交流负载并网断路器和6kv交流负载； 6kv交流负载通过6kv交流负载并网断路器连接到6kv交流电站母线。 4.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述低压市电负载单元包括： 400V交流负载并网断路器和400V交流负载； 400V 交流负载连接到 400V 交流负载 网络断路器连接到 400v 交流电厂母线。

5.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括： 400v交流市电并网断路器； 400v交流公用母线通过400v交流公用电网接入电网 断路器接入低压业务降压变压器低压侧。 6.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述飞轮储能电源单元还包括：a相交流母排、b相交流母排和c相交流母排、a相飞轮储能子模块， b相飞轮储能子模块和c相飞轮储能子模块； a相飞轮储能子模块通过单相全桥逆变器与a相交流母排连接； b相飞轮储能子模块通过b单相全桥逆变器与b相交流母排相连； c相飞轮储能子模块通过c单相全桥逆变器与c相交流母排相连。 7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述飞轮储能电源单元还包括： 飞轮储能交流并网断路器； 飞轮储能交流并网断路器一端接400v交流电站母线，另一端接a相交流母线、b相交流母线和c相交流母线分别。 8.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述a相飞轮储能子模块、b相飞轮储能子模块和c相飞轮储能子模块均包括：多个飞轮储能子模块。存储可控电源模块； 飞轮储能可控电源模块包括：飞轮储能电池和DC-DC变换装置，飞轮储能电池与DC-DC变换装置并联。 9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述a相飞轮储能子模块中各飞轮储能可控电源模块串联连接；

b相飞轮储能子模块中各飞轮储能可控电源模块串联； c相飞轮储能子模块中各飞轮储能可控电源模块串联。 10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述飞轮储能可控电源模块串联，包括： 所述飞轮储能可控电源模块中的dc-dc变换器串联。

技术概要

本实用新型涉及一种基于单相全桥逆变器的储能系统全桥逆变，该储能系统包括：发电单元、高压电站负载单元、400V交流电站母线、低压植物负载单元和飞轮储能电源单元； 发电单元连接到高压市电负载单元； 发电单元通过400V交流市电母线分别与低压市电负载单元和飞轮储能电源单元相连。 其中，飞轮储能电源单元包括：A单相全桥逆变器、B单相全桥逆变器和C单相全桥逆变器。 本实用新型提供的技术方案利用飞轮储能模块为工厂负载提供电能，无需升压变压器，节省了空间和投资，同时提高了系统的可靠性。 它提高了系统的可靠性。 它提高了系统的可靠性。

技术研发人员：杨培豪、吴鹏、岳寇、水超、闫云飞、刘海滨、刘鹏峰、陈忠勇、黄志涛、罗冠林、燕郊彭彦斌、曹伟、林光远

技术保护用户：西安热能工程研究院有限公司

技术研发日：2022.09.08

技术公告日期：2023/3/6