一种用于滤除谐波的储能变流装置论文和设计-余立武

全文摘要

本实用新型涉及储能技术领域，具体公开了一种用于滤除谐波的储能变流装置。其中，所述电源模块通过导线依次与所述直流充电模块、变流模块以及交流充电模块电性连接，所述控制模块的输入端与所述变流模块的输出端电性连接，所述控制模块的输出端与所述变流模块的输入端电性连接；还包括有充电前过滤模块以及充电后过滤模块；所述充电前过滤模块串联于所述变流模块与交流充电模块之间用于过滤交流充电模块中产生的谐波，所述充电后过滤模块串联于所述直流充电模块与变流模块之间用于过滤变流模块中产生的二次谐波。本实用新型有效克服了现有技术中储能变流装置容易产生谐波以降低实际工作效能的缺陷，从而达到延长该储能变流装置使用寿命的目的。

主设计要求

1.一种用于滤除谐波的储能变流装置，包括有直流充电模块、变流模块、交流充电模块、电源模块以及控制模块，所述电源模块通过导线依次与所述直流充电模块、变流模块以及交流充电模块电性连接，所述控制模块的输入端与所述变流模块的输出端电性连接，所述控制模块的输出端与所述变流模块的输入端电性连接；其特征在于，还包括有充电前过滤模块以及充电后过滤模块；所述充电前过滤模块串联于所述变流模块与交流充电模块之间用于过滤交流充电模块中产生的谐波，所述充电后过滤模块串联于所述直流充电模块与变流模块之间用于过滤变流模块中产生的二次谐波。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种用于滤除谐波的储能变流装置，其特征在于，所述充电前过滤模块为LC谐振电路模块，且所述充电前过滤模块的谐振频率为两倍的电网电压频率。

3.根据权利要求2所述的一种用于滤除谐波的储能变流装置，其特征在于，所述充电前过滤模块包括有电感L2和电容C3，所述电感L2串联于所述变流模块与交流充电模块之间，所述电容C3并联于所述变流模块与交流充电模块之间且位于所述电感L2与交流充电模块之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于滤除谐波的储能变流装置，其特征在于，所述电感L2的具体型号为1-100mH，所述电容C3的具体型号为10-30uF。

5.根据权利要求1所述的一种用于滤除谐波的储能变流装置，其特征在于，所述充电后过滤模块为LC型滤波电路模块或者为LCL型滤波电路模块。

6.根据权利要求5所述的一种用于滤除谐波的储能变流装置，其特征在于，所述充电后过滤模块包括有电感L1、电容C1和C2、以及二极管D1；所述电容C1并联于所述直流充电模块与变流模块之间形成第一过滤回路，所述电感L1与电容C2串联后形成第二过滤回路，所述第二过滤回路并联于所述第一过滤回路与变流模块之间，所述二极管D1的阳极与所述第二过滤回路的输出端负极电性连接，所述二极管D1的阴极与所述第二过滤回路的输出端正极电性连接形成第三过滤回路。

7.根据权利要求6所述的一种用于滤除谐波的储能变流装置，其特征在于，所述电感L1的具体型号为10-30uH，所述电容C1的具体型号为1-10uF，所述电容C2的具体型号为1-10mF，所述二极管D1的具体型号为SMBJ15CA-TP。

8.根据权利要求1所述的一种用于滤除谐波的储能变流装置，其特征在于，所述电源模块为锂电池，所述控制模块为西门子PLC200。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，更具体地说，涉及一种用于滤除谐波的储能变流装置。

背景技术

微(电)网作为一种灵活的小型发配电系统，一般由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成。微电网旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，以及量分布式电源灵活并网等问题。微电网技术对促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，以及实现对负荷多种能源形式的高可靠供给具有重要作用。

储能变流器是支撑微电网并离网多模式运行的关键设备，同时也是支撑微电网脱网孤岛运行的关键设备之一。当大电网出现掉电等异常情况时，微网系统被迫需要由并网工作模式切换到离网(即孤岛)工作模式以保证微网系统内负荷的供电可靠性，此时微网中的储能变流器将对系统电压和频率起主要支撑作用，并实现微网系统并离网模式的平滑过渡。

但是，现有的储能变流装置一般是采用以下结构：通过控制模块依次电性连接着电源模块、直流充电模块、变流模块以及交流充电模块，通过控制模块来控制变流模块工作，在日常运行中，控制模块调控变流模块转换为充电模式，使得电网中交流电依次经过变流充电模块、变流模块以及直流充电模块后为电源模块提供充电电压使得电源模块始终保持满电状态；当需要进行电网补偿时，控制模块调控变流模块转换为放电模式，使得电源模块中的电源依次经过直流充电模块、变流模块以及交流充电模块后为电网提供补偿电压。这种方式虽有效解决了电网中电压的补偿问题，但是，由于变流模块在进行直流电与交流电的变换过程中无可避免会产生一定的谐波，一方面会影响到电源模块的工作及使用寿命，另一方面影响电网正常的电压运行，造成电网电压波动，影响电网终端的运行。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种用于滤除谐波的储能变流装置，用于解决现有技术中储能变流装置容易产生谐波以降低实际工作效能的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种用于滤除谐波的储能变流装置，包括有直流充电模块、变流模块、交流充电模块、电源模块以及控制模块，所述电源模块通过导线依次与所述直流充电模块、变流模块以及交流充电模块电性连接，所述控制模块的输入端与所述变流模块的输出端电性连接，所述控制模块的输出端与所述变流模块的输入端电性连接；还包括有充电前过滤模块以及充电后过滤模块；所述充电前过滤模块串联于所述变流模块与交流充电模块之间用于过滤交流充电模块中产生的谐波，所述充电后过滤模块串联于所述直流充电模块与变流模块之间用于过滤变流模块中产生的二次谐波。

作为本实用新型的优选方案，所述充电前过滤模块为LC谐振电路模块，且所述充电前过滤模块的谐振频率为两倍的电网电压频率。

作为本实用新型的优选方案，所述充电前过滤模块包括有电感L2和电容C3，所述电感L2串联于所述变流模块与交流充电模块之间，所述电容C3并联于所述变流模块与交流充电模块之间且位于所述电感L2与交流充电模块之间。

作为本实用新型的优选方案，所述电感L2的具体型号为1-100mH，所述电容C3的具体型号为10-30uF。

作为本实用新型的优选方案，所述充电后过滤模块为LC型滤波电路模块或者为LCL型滤波电路模块。

作为本实用新型的优选方案，所述充电后过滤模块包括有电感L1、电容C1和C2、以及二极管D1；所述电容C1并联于所述直流充电模块与变流模块之间形成第一过滤回路，所述电感L1与电容C2串联后形成第二过滤回路，所述第二过滤回路并联于所述第一过滤回路与变流模块之间，所述二极管D1的阳极与所述第二过滤回路的输出端负极电性连接，所述二极管D1的阴极与所述第二过滤回路的输出端正极电性连接形成第三过滤回路。

作为本实用新型的优选方案，所述电感L1的具体型号为10-30uH，所述电容C1的具体型号为1-10uF，所述电容C2的具体型号为1-10mF，所述二极管D1的具体型号为SMBJ15CA-TP。

作为本实用新型的优选方案，所述电源模块为锂电池，所述控制模块为西门子PLC200。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型的有益效果为：本实用新型利用充电前过滤模块以及充电后过滤模块的配合使用，一方面可以将电网中的电压经过交流充电模块以及充电前过滤模块的谐波滤除后输出至变流模块以减少变流模块产生的谐波，然后再利用充电后过滤模块滤除变流模块产生的谐波，最后通过直流充电模块向电源模块提供稳定的直流电压，避免变流模块产生的谐波影响到电源模块的工作，从而延长了电源模块的使用寿命；另一方面，电源模块中的电压经过直流充电模块和充电后过滤模块滤除电源模块中产生的谐波以减少变流模块产生的谐波，然后再利用充电前过滤模块滤除变流模块产生的谐波，最后通过交流充电模块向电网提供稳定的补偿交流电压，避免变流模块产生的谐波影响到电网的工作，有效阻止了因变流模块产生的谐波而影响电网的正常电压运行，维持了电网电压的稳定性，有效克服了现有技术中储能变流装置容易产生谐波以降低实际工作效能的缺陷，从而达到延长该储能变流装置使用寿命的目的。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型实施例所公开的一种用于滤除谐波的储能变流装置的结构示意图。

图中：1-直流充电模块；2-充电后过滤模块；3-变流模块；4-充电前过滤模块；5-交流充电模块；6-电源模块；7-控制模块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1：如图1中所示，本实用新型实施例公开了一种用于滤除谐波的储能变流装置，包括有直流充电模块1、变流模块3、交流充电模块5、电源模块6以及控制模块7，所述电源模块6通过导线依次与所述直流充电模块1、变流模块3以及交流充电模块5电性连接，所述控制模块7的输入端与所述变流模块3的输出端电性连接，所述控制模块7的输出端与所述变流模块3的输入端电性连接；还包括有充电前过滤模块4以及充电后过滤模块2；所述充电前过滤模块4串联于所述变流模块3与交流充电模块5之间用于过滤交流充电模块5中产生的谐波，所述充电后过滤模块2串联于所述直流充电模块1与变流模块3之间用于过滤变流模块3中产生的二次谐波。在本实用新型实施例中，所述直流充电模块1用于管理控制直流电的输出与输入，一方面用于接收变流模块3和充电前过滤模块4传输过来的直流电并转换为电源模块6所需的直流电压，另一方面用于接收电源模块6和充电后过滤模块2输出的直流电压并将该直流电压转换为变流模块3所需的直流电压，所述直流充电模块1可根据实际需求选择现有模块即可，只要能实现该直流充电模块1的功能均可；此外，所述变流模块3用于控制交流电与直流电之间的相互转换；一方面用于接收交流充电模块5和充电前过滤模块4传输过来的电网交流电并转换为直流电压，另一方面用于接收直流充电模块1和充电后过滤模块2输出的直流电压并将该直流电压转换为交流电压，所述变流模块3可根据实际需求选择现有模块即可；所述交流充电模块5用于管理控制交流电的输出与输入，一方面用于接收电网和充电前过滤模块4传输过来的交流电并转换为变流模块3所需的交流电压，另一方面用于接收充电后过滤模块2和变流模块3输出的交流电压并将该交流电压转换为电网所需的直流电压，所述交流充电模块5可根据实际需求选择现有模块即可；所述充电前过滤模块4串联于所述变流模块3与交流充电模块5之间用于过滤交流充电模块5中产生的谐波，所述充电后过滤模块2串联于所述直流充电模块1与变流模块3之间用于过滤变流模块3中产生的二次谐波，所述充电前过滤模块4以及所述充电后过滤模块2可根据实际需求选择现有模块即可。

具体地，所述充电前过滤模块4为LC谐振电路模块，且所述充电前过滤模块4的谐振频率为两倍的电网电压频率。所述充电前过滤模块4包括有电感L2和电容C3，所述电感L2串联于所述变流模块3与交流充电模块5之间，所述电容C3并联于所述变流模块3与交流充电模块5之间且位于所述电感L2与交流充电模块5之间。所述电感L2的具体型号为100mH，所述电容C3的具体型号为10uF。

更具体地，所述充电后过滤模块2为LC型滤波电路模块或者为LCL型滤波电路模块。所述充电后过滤模块2包括有电感L1、电容C1和C2、以及二极管D1；所述电容C1并联于所述直流充电模块1与变流模块3之间形成第一过滤回路，所述电感L1与电容C2串联后形成第二过滤回路，所述第二过滤回路并联于所述第一过滤回路与变流模块3之间，所述二极管D1的阳极与所述第二过滤回路的输出端负极电性连接，所述二极管D1的阴极与所述第二过滤回路的输出端正极电性连接形成第三过滤回路。所述电感L1的具体型号为10uH，所述电容C1的具体型号为1uF，所述电容C2的具体型号为10mF，所述二极管D1的具体型号为SMBJ15CA-TP，所述电源模块6为锂电池，所述控制模块7为西门子PLC200。

因此，本实用新型实施例的工作过程为：本实用新型利用充电前过滤模块4以及充电后过滤模块2的配合使用，一方面可以将电网中的电压经过交流充电模块5以及充电前过滤模块4的谐波滤除后输出至变流模块3以减少变流模块3产生的谐波，然后再利用充电后过滤模块2滤除变流模块3产生的谐波，最后通过直流充电模块1向电源模块6提供稳定的直流电压，避免变流模块3产生的谐波影响到电源模块6的工作，从而延长了电源模块6的使用寿命；另一方面，电源模块6中的电压经过直流充电模块1和充电后过滤模块2滤除电源模块6中产生的谐波以减少变流模块3产生的谐波，然后再利用充电前过滤模块4滤除变流模块3产生的谐波，最后通过交流充电模块5向电网提供稳定的补偿交流电压，避免变流模块3产生的谐波影响到电网的工作，有效阻止了因变流模块3产生的谐波而影响电网的正常电压运行，维持了电网电压的稳定性，有效克服了现有技术中储能变流装置容易产生谐波以降低实际工作效能的缺陷，从而达到延长该储能变流装置使用寿命的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

设计图

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