储能变流器实现拓扑众多，有低压的两电平、三电平的，也有高级H桥级联以及MMC拓扑形式的。储能系统中的功率转换系统主要是依据系统容量来选取不同的拓扑。容量小的系统可选取的两电平、三电平拓扑。而大容量储能系统可选取级联型多电平拓扑，如级联H桥拓扑（Cascaded Multilevel Converter,CMC)、模块化多电平拓扑（Modular Multilevel Converter MMC)

　　图一：传统的两电平逆变器和高压储能电池组成，这种拓扑技术相对成熟、转换效率高，但需要较高的直流母线电压，由于过多的电池组串联会导致储能电池管理难度增加，因此其难以适用较高电压等级的储能系统。

　　图2：双极结构储能变流器，其加入双向DC/DC环节。DC/DC变换器可以有多种形式，如正激变换器、反激变换器。直流-直流变换器的加入能大大的提升该拓扑的电压等级，使储能电池的容量配置灵活性更好，然而由于DC/DC环节容量及效率的限制，其难以应用于大容量高电压等级的储能系统。

　　图3：典型的三电平中点钳位型拓扑，相对两电平拓扑其能输出更高的电平，有效提升变换器并网电流质量，降低系统共模电压对电池储能系统的冲击。

　　图4：级联H桥储能拓扑，其可通过串联H桥模块来提高系统电压等级，有效的规避了大规模储能电池的串联。由于系统中每个模块可以独立的工作而互不影响，极大的方便了直流储能单元的功率控制、系统的容错控制。

　　图5：模块化多电平储能拓扑，与H桥拓扑一样其储能单元分散的配置于单元模块中，不同的是模块化多电平拓扑结构具有公共直流母线。公共直流母线的存在可显著减小储能单元中的纹波电流以及系统的滤波电感，但也使得系统中的功率器件承受更高的关断电压，此外还会导致各相环流问题。储能单元也能够最终靠双向的DC/DC变换器连接到MMC的各个子模块中，实现能量的分散存储，有效提供系统的故障穿越能力。模块化多电平拓扑常用于柔性直流输电以及电力机车牵引中。

　　在对级联H桥变换研究的基础上，将变换器中性点打开与半桥型逆变器拓扑相结合，形成一种具有自平衡功能的逆变器，如图6所示，该拓扑能够使变换器输出电平数翻倍，来提升输出电压的质量，其在对该变换器的研究的基础上提出半桥拓扑的悬浮电压不需要加入任何控制就可实现平衡并稳定于Udc/2的结论，然后该拓扑在控制方式及工程应用上作进一步研究。经过对H桥型拓扑和模块化多电平拓扑在储能系统的可靠性、输出效率和经济性上作对比分析，级联H桥在经济性和可靠性上有明显的优势。

　　图7：矩阵式变换器具有四象限运行、直流电压宽范围可调等优点，是一种较理想的功率转换器，目前对拓扑的研究尚处于起步阶段，对其研究大多分布在在其调制策略及输出性能上。

　　高压级联式储能系统的拓扑由并网电抗器、级联式功率单元、电池模块、及相应的控制和保护设备构成。

　　发电侧储能：负荷调节、平滑间歇性能源、提高新能源消纳、提高电网备用容量、参与调峰、调频。

　　输配电储能：提高电能质量、降低线路损耗、提高电网的备用容量、提高输配电设备利用效率、延缓增容需求。

　　紧急电源系统：电网正常时其处于备用状态，电网故障时其即可启动，保障负荷的连续供电。

　　储能式电站调频装置的交流输出端与现场的电网（微电网的发电机输出端）连接，实时检测电网的负载功率。当出现负载突增时，从超级电容器释放能量，给负载提供功率支撑，当出现负载突减时，给超级电容器充电，抑制电压过冲，该装置替局部电网起到了“抗峰”作用，大幅度的提升了局部电网临时电站系统的安全性、可靠性，具有响应快、节能、环保特点。该装置的控制框图如图所示。

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