CN103004055A - Dc能源储存系统以及运行所述dc能源储存系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种dc能源储存系统，包括：一dc能源储存容器（2）；一AC/DC功率转换器（10），所述AC/DC功率转换器（10）具有一连接在一ac电源（14）上的ac端子以及与所述dc能源容器（2）连接的dc端子；以及至少一与所述能源储存容器（5）连接的辅助装置（28，30），例如，所述至少一辅助装置（28，30）为泵、风扇、非中断电源（UPS）、控制装置或其它装置，其中，所述dc能源储存系统适合运行在多个不同的运行模式，包括：(i)第一模式，从所述ac电源向所述dc能源储存容器提供电力；(ii)第二模式，从所述dc能源储存容器向所述ac电源提供电力；(iii)第三模式中从所述ac电源向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力；以及(iv)当所述ac电源发生故障时，从所述dc能源储存容器向所述至少一个辅助装置提供电力。

Description

DC能源储存系统以及运行所述DC能源储存系统的方法

技术领域

本发明涉及dc能源储存系统，具体地，涉及使用dc能源储存容器向所述dc能源储存系统的一个或多个辅助装置提供电力的方法。

背景技术

DC能源储存容器可以通过各种不同的技术实现，例如，电池（如，锂电池以及钠硫电池）、电容以及流通池（例如，钒电池），其中的电容包括特级电容和超级电容。在典型的能源储存系统中，在dc能源储存容器和ac电源之间设置有一个AC/DC功率转换器。更具体地，AC/DC功率转换器的ac端子连接在ac电源上，dc端子通过dc环节连接在dc能源储存容器上。AC/DC功率转换器可以为任何具有传统二电平或三电平拓扑的合适类型，在该拓扑中具有一系列完全由脉冲宽度调制策略控制和调整的半导体电力整流装置。

AC电力可以由ac电源提供，并存储在dc能源储存容器中。在这种运行模式中，AC/DC功率转换器可作为一有源整流器运行，以将ac电力转换为与dc能源储存容器兼容的dc电力。当需要储存的能源时，AC/DC功率转换器可以作为一逆变器将dc电力转换为与ac电源兼容的ac电力。因此，该AC/DC功率转换器允许双向电力流。

这种存储和释放能源的能力在许多不同的应用中非常有用，这些应用包括存储过剩的风能以及在接下来的时间当可用的风能减少时，释放存储的风能。这些应用可以在发电机停止运行时储存能源。可以使用dc能源储存容器中存储的能源，以保证重要系统和服务的运行，直到稳定或备用的发电机被启动并运行。在一些情况下，可以缓慢地进行能源储存，并允许将储存在dc能源储存容器中的能源快速地释放以用于一些需要能源高功率脉冲的应用，例如，用于启动过山车的线性电动机。

一般情况下，dc能源储存系统包括一个或多个辅助装置，例如：泵、风扇、控制装置或连接在ac电源上的其它装置。控制装置可用于对AC/DC功率转换器的运行进行控制，并与其拥有的非中断电源（UPS）连接，这样，在ac电源的短时相瞬变期间，控制装置可以持续地运行。尽管如此，如果UPS设计为能够向控制装置供电长达10分钟甚至更长时间，该UPS可能会比较昂贵。如果ac电源被中断或发生电压或频率瞬变，则其它辅助装置将不能接收到电力，而这会影响dc能源储存容器的实际运行。例如，如果用于对dc能源储存容器进行制冷的风扇停止工作，会使得dc能源储存容器的温度快速升高。同样，一些dc能源储存容器也需要辅助装置泵能够持续运行在它们的最佳效率状态。

发明内容

本发明提供了一种运行dc能源储存系统的方法，所述dc能源储存系统包括一dc能源储存容器、一AC/DC功率转换器以及至少一个与所述能源储存容器连接的辅助装置。其中，所述AC/DC功率转换器具有一连接在ac电源上的ac端子以及与dc能源容器连接（可选地，可以通过插入DC/DC功率转换器与dc能源容器连接）的dc端子。可选地，所述至少一个辅助装置可以为泵、风扇、非中断电源（UPS）、控制装置或其它装置。所述运行dc能源储存系统的方法包括下述步骤：(i)在第一模式中由所述ac电源向所述dc能源储存容器提供电力；(ii)在第二模式中由所述dc能源储存容器向所述ac电源提供电力；(iii)在第三模式中由所述ac电源向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力；(iv)当所述ac电源中发生故障时，由所述dc能源储存容器向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力。

本发明进一步提供一个根据上述方法进行运行的dc能源储存系统。

本发明进一步提供了一种dc能源储存系统，所述系统包括：一dc能源储存容器；一AC/DC功率转换器，所述AC/DC功率转换器包括一与一ac电源连接的ac端子以及与所述dc能源储存容器连接的dc端子；以及与所述dc能源储存容器连接的至少一个辅助装置，可选地，所述至少一个辅助装置可以为泵、风扇、UPS、控制装置或其它装置，其中，所述dc能源储存系统适合运行在：（i）第一模式下，以从所述ac电源向所述dc能源储存容器提供电力；（ii）第二模式下，以从所述dc能源储存容器向所述ac电源提供电力；（iii）第三模式下，以从所述ac电源向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力；以及（iv）当所述ac电源中发生故障时，由所述dc能源储存容器向与所述dc能源储存容器连接的所述至少一个辅助装置提供电力。

在第一模式中，能源被储存在dc能源储存容器中。在第二模式中，储存在dc能源储存容器中的能源被返回到ac电源。能源的返回可以作为dc能源储存系统正常运行的一部分进行执行（例如，由于前述详细描述的原因），或在所述ac电源发生供电故障中执行。

不同的模式也可以同时运行。例如，在dc能源储存系统正常运行期间，可以从所述ac电源向辅助装置提供ac电（第三模式），同时，可以由ac电源向dc能源储存容器供电（第一模式）或由dc能源储存容器向ac电源供电（第二模式）。

在第一模式中，AC/DC功率转换器可以作为一有源整流器进行运行，将ac电力转换为与dc能源储存容器的dc电容兼容的dc电力。可选地，当由AC/DC功率转换器提供的dc电压与dc功率储存容器不兼容时，可以将一DC/DC功率转换器插入在AC/DC功率转换器dc端子和dc能源储存容器之间。在第二模式中，当需要将储存在dc能源储存容器中的能源返回到ac电源时，AC/DC功率转换器可以作为一逆变器运行，以将dc电力转换为与ac电源兼容的ac电力。因此，AC/DC功率转换器可允许双向电力流。

当ac电源发生故障时（例如，ac电源被阻断或发生电压或频率瞬变时），ac电源将不再向辅助装置提供电力。因此，在ac电源发生故障时，dc能源储存系统可以运行以从dc能源储存容器向辅助装置提供电力（故障模式）。AC/DC功率转换器可以作为一逆变器运行，以将dc电力转换为与辅助装置兼容的ac电力。因此，在故障发生时，本发明通过使用储存在dc能源储存容器中的能源，可以以最低的代价保持辅助装置能够运行更长一段时间。在故障期间辅助装置被供电，而依靠辅助装置dc能源储存容器仍然能够保持冷却状态，或使得与dc能源储存容器连接的泵能够较好地持续运行。在一些故障状态下，应注意，dc能源储存容器可以在向ac电源提供电力的同时，也向辅助装置提供电力。即第二模式和故障模式可以同时执行。

dc能源储存容器可以为电池（例如，锂电池以及钠硫电池）、电容、流通池或其它类似的可储存能源的装置。

所述dc能源储存系统可以包括任何数量的辅助装置，但是典型地，至少为两个。例如，辅助装置中的一个可以为泵、风扇、控制装置或任一其它类似的装置，该装置可作为dc能源储存容器的一个集成操作部分，辅助装置的另一个可以为UPS，从而在故障发生期间用于向控制装置提供短时间的电力。

AC/DC功率转换器必须对其dc电压进行改变，以向dc能源储存容器提供电力，或从dc能源储存容器接收电力。由于AC/DC功率转换器常常对其dc电压的变化有限制，其中，所述的dc电压与dc能源储存容器不兼容。因此，如果使用了dc电压的变化限制，就需要提供插入的DC/DC功率转换器。所述DC/DC功率转换器可以包括与AC/DC功率转换器连接的第一对dc端子以及与dc能源储存容器连接的第二对dc端子。在该布置中，一般情况下AC/DC功率转换器将保持一标称的恒定dc环节电压，DC/DC功率转换器将提供一变化的dc电压。换句话说，DC/DC功率转换器的第一对dc端子可以被调整为几乎恒定的dc电压，而在dc能源储存容器的各种运行模式期间，dc能源储存容器的dc电压可能会受到dc端子电压明显的变化的影响。

在正常运行情况下，ac电源提供的ac电力的频率（即电源频率）可以由外部ac发电机或由向ac电源提供ac电力的其它装置设定。因此，可以通过使AC/DC功率转换器的控制固件遵从所述电源频率，对AC/DC功率转换器实现同步，以及根据dc能源储存容器输入或输出的电力，通过改变AC/DC功率转换器的电压从ac电源输入或输出电力，实现对AC/DC功率转换器的同步。尽管如此，在故障发生时，AC/DC功率转换器必须快速地转换，以作为一个ac电力独立源，这样，AC/DC功率转换器可以提供一个固定的电源频率。运行模式的该转换可以通过观察ac电源的电压来实现。前述的AC/DC功率转换器运行在不同操作模式下的能力并不是正常的需求，因此，需要特定的固件来实现，

AC/DC功率转换器以及可选的DC/DC功率转换器可以为任何合适的结构。

AC/DC功率转换器的ac端子可以通过交换连接连接到ac电源。该交换连接可以包括第一开关和第二开关。

所述辅助装置可以在所述第一和第二开关之间的第一汇合处连接到所述交换连接。

所述交换连接可以包括一个适合类型的变压器，该变压器可以连接在所述第一开关和所述第一汇合处之间。所述交换连接也可以包括一任何类型的谐波滤波器，该谐波滤波器可以连接在所述第二开关和所述AC/DC功率转换器的ac端子之间。

在第一布置中，在正常运行期间，所述第一和第二开关处于闭合状态，这样，可以由ac电源向dc能源储存容器以及所述辅助装置提供电力，或者由dc能源储存容器向ac电源提供电力。当ac电源发生故障时，所述第一开关被打开，从而将所述辅助装置从所述ac电源上断开，而所述第二开关保持关闭状态，这样，可以由dc能源储存容器向所述辅助装置提供电力，以使得他们能够持续正常地运行。

在第二布置中，所述辅助装置可以通过第三开关连接在所述交换连接的第一汇合处。在第二开关和所述AC/DC功率转换器的ac端子之间（可选地，位于第二开关和谐波滤波器之间）的第二汇合处，通过第四开关，所述辅助装置可以进一步连接到所述交换连接。换句话说，通过平行的交换连接，辅助装置可以连接到第二开关的每一侧。在正常运行期间，第一、第二和第三开关处于关闭状态，这样，可以由ac电源向dc能源储存容器和辅助装置提供电力，或由dc能源储存容器向ac电源提供电力。当ac电源发生故障时，第二和第三开关被打开，以将辅助装置从ac电源断开。而第四开关被关闭，这样，可以由dc能源储存容器向辅助装置提供电力，以使得他们能够持续正常地运行。

在第三布置中，通过一DC/AC功率转换器和一第五开关，辅助装置可以进一步连接到AC/DC功率转换器的dc端子。（在这里，前述与第二布置相关的第四开关不是必需的）。换句话说，DC/AC功率转换器的dc端子连接在AC/DC功率转换器和dc能源储存容器之间的dc环节上。如果dc能源储存系统包括一DC/DC功率转换器，且该DC/DC功率转换器包括一通过dc环节与AC/DC功率转换器dc端子连接的第一对dc端子以及一与dc能源储存容器连接的第二对dc端子，则通过DC/AC功率转换器和第五开关，辅助装置可以进一步连接到所述dc环节。当在故障发生时需要保持辅助装置运行、且同时需要由dc能源储存容器向ac电源提供电力时，典型地，这种布置可以被使用。在正常运行期间，第一、第二以及第三开关被关闭，第五开关被打开，这样，可以由ac电源向dc能源储存容器和辅助装置提供电力，或由dc能源储存装置向ac电源提供电力。当ac电源发生故障时，第三开关被打开，以将辅助装置从ac电源上断开。第五开关被关闭，这样，可以由dc能源储存容器通过DC/AC功率转换器向辅助装置提供电力，以使得他们能够持续正常地运行。

可以在dc环节上设置一第六开关，无论是向dc能源储存容器提供电力，还是dc能源储存容器输出电力，该第六开关将保持关闭状态。第六开关可以用于维持状态或当dc能源储存容器发生故障时。第六开关并不是本系统必需部分。这些不同的开关可以具有任何合适的结构，并可以由任何合适的控制装置进行打开或关闭。

本发明提供了一种运行dc能源储存系统的方法，所述dc能源储存系统包括一ac电源、一具有第一开关和第二开关（可选地，还具有一变压器和一谐波滤波器）的交换连接、一AC/DC功率转换器以及在位于第一和第二开关之间的汇合处连接在所述交换连接上的至少两个辅助装置，其中，所述AC/DC功率转换器具有通过所述交换连接与所述ac电源连接的ac端子以及与一dc能源储存容器连接的dc端子（可选地，通过插入的DC/DC功率转换器与dc能源储存容器连接），所述方法包括下述步骤：在第一模式中从所述ac电源向所述dc能源储存容器提供电力；在第二模式中从所述dc能源储存容器向所述ac电源提供电力；在第三模式中从所述ac电源向所述辅助装置提供电力；在当所述ac电源发生故障时，从所述dc能源储存容器向所述辅助装置提供电力。

本发明进一步提供了一个dc能源储存系统，所述系统包括：一ac电源、一具有第一开关和第二开关（可选地，还具有一变压器和一谐波滤波器）的交换连接、一AC/DC功率转换器以及在位于第一和第二开关之间的汇合处连接在所述交换连接上的至少两个辅助装置，其中，所述AC/DC功率转换器具有通过所述交换连接与所述ac电源连接的ac端子以及与一dc能源储存容器连接的dc端子（可选地，通过插入的DC/DC功率转换器与dc能源储存容器连接），其中，所述dc能源储存系统适合运行在：第一模式中从所述ac电源向所述dc能源储存容器提供电力；第二模式中从所述dc能源储存容器向所述ac电源提供电力；第三模式中从所述ac电源向所述辅助装置提供电力；当所述ac电源发生故障时，从所述dc能源储存容器向所述辅助装置提供电力。

本发明方法和dc能源储存系统的进一步描述在后续将详细描述。

附图说明

图1为本发明第一实施例提出的一dc能源储存系统的示意图；

图2为本发明第二实施例提出的一dc能源储存系统的示意图；以及

图3为本发明第三实施例提出的一dc能源储存系统的示意图。

具体实施方式

在这里将参考图1对dc能源储存系统的第一实施例进行描述。

在图中以电池（或其它适合的dc能源储存容器）形式表示的dc能源储存容器2通过dc环节6连接在一DC/DC功率转换器4上。其中，dc环节6包括一开关8，该开关8无论在向dc能源储存容器2供电时或dc能源储存容器2提供电力时，都保持闭合状态。而为了安全以及隔离目的时，可以打开开关8。DC/DC功率转换器4通过dc环节12连接在AC/DC功率转换器10的dc端子上。在一些实施例中，DC/DC功率转换器4可以被省略，这样，dc功率储存容器2可以直接连接到AC/DC功率转换器10的dc端子。

AC/DC功率转换器10的ac端子通过一交换连接16连接在ac电源14上。交换连接16包括第一开关18、变压器20、第二开关22以及谐波滤波器24，其中，变压器20用于将ac电源电压转换为适合AC/DC功率转换器10的不同ac电压，谐波滤波器24用于将由AC/DC功率转换器产生的谐波电压减少到ac电源14可接受的水平。

泵28以及非中断电源（UPS）30在位于变压器和第二开关之间的汇合处26连接到交换连接16。在正常运行期间或在ac电源短时相瞬变时，UPS 30可向控制装置32提供电力。控制装置32用于对AC/DC功率转换器10的运行进行控制，以及用于对DC/DC功率转换器控制，控制其提供正确的电力流，并实现对dc能源储存容器2的控制。因此，在故障发生时，控制装置32可以持续正常地运行。正是因为这一原因，UPS 30可以作为dc能源储存系统的一部分进行提供。泵28、UPS 30以及控制装置32为dc能源储存系统的辅助装置。

当没有向dc能源储存容器2提供电力或dc能源储存容器2没有提供电力时（模式A），打开第一和第二开关18、22。

在开始启动dc能源储存系统（模式B）时，第一开关18被闭合，第二开关22仍然被打开，这样，UPS 30可以被充电。当UPS 30以及控制装置32已经准备好运行时，第二开关22被闭合，从而启动AC/DC功率转换器10以及DC/DC功率转换器4。

正常运行期间，第一和第二开关18、22处于闭合状态，这样，可以由ac电源14向dc能源储存容器2、泵28以及UPS 30提供电力（模式C）。更具体地，通过交换连接16，由ac电源14向AC/DC功率转换器10提供ac电力。AC/DC功率转换器10对ac电力进行整流，通过DC/DC功率转换器4将dc电力提供给dc能源储存容器2。ac电源14也可以通过连接34直接向泵28、UPS30提供AC电力。正常运行期间，也可以由dc能源储存容器2向ac电源14提供电力（模式D）。更具体地，通过DC/DC功率转换器4，dc能源储存容器2向AC/DC功率转换器10的dc端子提供电力。AC/DC功率转换器10对dc电力进行逆变，并通过交换连接16向ac电源14提供ac电力。因此，dc能源储存系统正常运行时，可以在ac电源14和dc能源储存容器2之间提供双向电力流，这决定于是否正将能源储存到dc能源储存容器中（模式C），或是否是将能源返回至ac电源（模式D）。

当ac电源14发生故障或发生瞬变时，该系统可以提供电力，以弥补故障时电力的空缺，但这会使得汇合处26的电压非常地低，特别是当ac电源是发生短路故障时。对于这种情况，汇合处26的低电压会导致泵28以及UPS 30不能接收任何大的电力。这在一短时间内（例如，几秒钟）是可以接受的，这是因为UPS 30可以保证控制装置32能够正常运行。对于ac电源14中的大多数故障，可以通过附加保护系统（未示出）来解决，dc能源储存系统可以返回到正常运转状态。

如果ac电源14的故障是在汇合处26存在低电压，则dc能源储存系统必须采取关闭状态以保存储存的能源（模式E）。为了达到该目的，第一开关18必须被打开，以将泵28、UPS 30以及AC/DC功率转换器10从ac电源14的故障断开。第二开关22保留关闭状态，这样可以由dc能源储存容器2通过连接34向泵28以及UPS 30提供电力，其中，连接34将辅助装置连接在交换连接16的汇合处26上。UPS 30可以向控制装置32提供一个短时间的电力，但是dc能源储存容器2中的电力可用于维持辅助装置运行一段较长的时间，这使得正确的关闭程序能够被顺利执行。

当ac电源14中的故障为向ac电源供电的外部ac发电机或其它装置消失时，第一和第二开关18、22可以仍然保持关闭状态，这样，由dc能源储存容器2向ac电源14提供电力（模式F），也可以由dc能源储存容器2通过将辅助装置连接到交换连接16的连接34向泵28以及UPS 30提供电力。UPS 30可以向控制装置32提供一个持续较短时间的电力，但是dc能源储存容器2中的电力可用于维持辅助装置运行一段较长的时间，这使得ac电源14可以接收到电力直到dc能源储存容器2被耗尽。

第一实施例的模式A到F的开关状态如后续的表1所述。

现在参考图2对dc能源储存系统的第二实施例进行描述。在图中使用了相同的引用数字对相似部分进行引用。故障发生时，当dc能源储存系统不能打开第一开关18时，可以使用第二实施例。

将泵28和UPS 30连接到汇合处26的连接34包括一第三开关36。通过包括一第四开关42的连接40，泵28和UPS 30平行于交换连接16也被连接到汇合处38。汇合处38位于第二开关22以及谐波滤波器24之间。

当不能由dc能源储存容器2提供电力时（模式A），第一、第二、第三以及第四开关18、22、36以及42被打开。

在dc能源储存系统开始启动期间（模式B），第一开关18以及第三开关36被关闭，第二开关22仍然被打开，这样，UPS 30可以被充电。当UPS 30和控制装置32已准备运行，关闭第二开关22以启动AC/DC功率转换器10以及功率转换器4。在开始启动的模式期间，第四开关42仍然保持打开状态。

在正常运行期间，第一、第二和第三开关18、22、36被关闭，这样，可以由ac电源14向dc能源储存容器2、泵28以及UPS 30提供电力（模式C）。更具体地，通过交换连接16，由ac电源14向AC/DC功率转换器10的ac端子提供ac电力。AC/DC功率转换器10对ac电力进行整流，并通过DC/DC功率转换器4向dc能源储存容器2提供dc电力。AC电力也可以通过连接34由ac电源14直接提供给泵28以及UPS 30。在正常运行期间，电力可以由dc能源储存容器2提供给ac电源14（模式D）。更具体地，通过DC/DC功率转换器4，由dc能源储存容器2向AC/DC功率转换器10的dc端子提供dc电力。AC/DC功率转换器10对dc电力进行逆变，并通过交换连接16向ac电源14提供ac电力。

当ac功率14发生故障或瞬变时，则可以通过该系统进行供电，以弥补故障导致的电力空缺，但这样会使得汇合处26的电压非常地低，特别当ac电源的故障是短路时。对于这种情况，汇合处26的低电压会导致泵28以及UPS 30不能接收任何大的电力。这在一短时间内（例如，几秒钟）可以接受，这是因为UPS 30可以保证控制装置32能够正常运行。对于ac电源14中的大多数故障，可以通过附加保护系统（未示出）来解决，dc能源储存系统可以返回到正常运转状态。

如果ac电源14的故障是在汇合处26存在低电压，则dc能源储存系统必须采取关闭状态以保存储存的能源（模式E）。为了达到该目的，第二和第三开关22、36必须被打开，以将泵28、UPS 30以及AC/DC功率转换器10与ac电源14断开。第四开关43保留关闭状态，这样可以由dc能源储存容器2通过连接40向泵28以及UPS 30提供电力，其中，连接40将辅助装置连接在交换连接16的汇合处38上。UPS 30可以向控制装置32提供一个短时间的电力，但是dc能源储存容器2中的电力可用于维持辅助装置运行一段较长的时间，这使得正确的关闭程序能够被顺利执行。

当ac电源14中的故障为向ac电源供电的外部ac发电机或其它装置消失时，第二和第三开关22、36可以仍然保持关闭状态，这样，可以由dc能源储存容器2向ac电源14提供电力（模式F），也可以由dc能源储存容器2通过将辅助装置连接到交换连接16的连接34向泵28以及UPS 30提供电力。UPS 30可以向控制装置32提供一个持续较短时间的电力，而dc能源储存容器2中的电力可用于维持辅助装置运行一段较长的时间。这使得ac电源14可以接收到电力直到dc能源储存容器2被耗尽。

第二实施例的模式A到F的开关状态如后续的表2所述。

现在参考图3对dc能源储存系统的第三实施例进行描述。在图中使用了相同的引用数字对相似部分进行引用。故障发生时，当ac电源14发生持续故障需要dc能源储存系统提供电力时，可使用第三实施例。

将辅助装置28、30连接到汇合处26的连接34包括一第三开关36。一额外的DC/AC功率转换器44包括有dc端子以及ac端子，所述dc端子与dc环节12连接，所述ac端子通过第五开关46与连接34连接，（在这里，第二实施例中的第四开关43以及连接40没有被使用）。

当不能由dc能源储存容器2提供电力时（模式A）时，打开第一、第二、第三以及第五开关18、22、36以及46。

在dc能源储存系统开始启动期间（模式B），第一开关18以及第三开关36被关闭，第二开关22仍然被打开，这样，UPS 30可以被充电。当UPS 30和控制装置32已准备运行，第二开关22被关闭以启动AC/DC功率转换器10和DC/DC功率转换器4。

在正常运行期间，第一、第二和第三开关18、22、36被关闭，这样，可以由ac电源14向dc能源储存容器2、泵28以及UPS 30提供电力（模式C）。更具体地，通过交换连接16，ac电力由ac电源14提供给AC/DC功率转换器10的ac端子。AC/DC功率转换器10对ac电力进行整流，并通过DC/DC功率转换器4向dc能源储存容器2提供dc电力。AC电力也可以通过连接34由ac电源14直接提供给泵28以及UPS 30。在正常运行期间，电力可以由dc能源储存容器2提供给ac电源14（模式D）。更具体地，通过DC/DC功率转换器4，由dc能源储存容器2向AC/DC功率转换器10的dc端子提供dc电力。AC/DC功率转换器10对dc电力进行逆变，并通过交换连接16向ac电源14提供ac电力。

当ac功率14发生故障或瞬变时，则可以通过该系统进行供电，以弥补故障导致的电力空缺，但这样会使得汇合外26的电压非常地低，特别当ac电源的故障是短路时。对于这种情况，汇合处26的低电压会导致泵28以及UPS 30不能接收任何大的电力。这在一个短时间内（例如，几秒钟）可以接受，这是因为UPS 30可以保证控制装置32能够正常运行。对于ac电源14中的大多数故障，可以通过附加保护系统（未示出）来解决，dc能源储存系统可以返回到正常运转状态。

如果ac电源14的故障是在汇合处26存在低电压，则打开第三开关36，以将泵28和UPS从ac电源上断开（模式E）。此时仍然可以由dc能源储存容器2根据其规格向ac电源14提供电力，以填补故障所带来的电力空缺。第五开关46也被关闭，从而，可以由dc能源储存容器2通过dc环节12以及额外的DC/AC功率转换器44向泵28以及UPS 30提供电力。UPS 30可以向控制装置32提供一个短时间的电力，而dc能源储存容器2中的电力可用于维持辅助装置运行一段较长的时间。这使得ac电源14可以接收到电力直到dc能源储存容器2被耗尽。

当ac电源14发生的故障是向ac电源供电的外部ac发电机或其它装置消失时，则相同的操作仍然可以被执行（模式F）。UPS 30可以向控制装置32提供一个持续较短时间的电力，而dc能源储存容器2中的电力可用于维持辅助装置运行一段较长的时间。这使得ac电源14可以接收到电力直到dc能源储存容器2被耗尽。

第三实施例的模式A到F的开关状态如下面的表3所述。

表1–第一实施例（图1）

表2–第二实施例（图2）

表3–第三实施例（图3）

对于图1到图3：

模式A中不能向dc能源储存容器2提供电力，或由dc能源储存容器2提供电力；

模式B为开始启动模式；

模式C中由ac电源14向dc能源储存容器2、泵28以及UPS 30提供电力；

模式D中由dc能源储存容器2向ac电源14提供电力，泵28和UPS 30接收ac电源14提供的电力；

模式E中在故障发生时由dc能源储存容器2向泵28以及UPS 30提供电力；以及

模式F中当ac电源的输入电力消失时由dc能源储存容器2向ac电源14、泵28以及UPS 30提供电力。

在上述所有的三个实施例中，在模式A和B中开关8被打开，在模式C到F中，开关8被关闭。

Claims (14)

1.一种运行dc能源储存系统的方法，所述dc能源储存系统包括：一dc能源储存容器（2）、一AC/DC功率转换器（10）以及至少一个与所述能源储存容器（5）连接的辅助装置（28，30），其中，所述AC/DC功率转换器（10）具有一连接在一ac电源（14）上的ac端子以及与所述dc能源容器（2）连接的dc端子，所述至少一辅助装置（28，30）可选地为泵、风扇、非中断电源（UPS）、控制装置或其它装置，所述运行dc能源储存系统的方法包括下述步骤：

(i)在第一模式中由所述ac电源（14）向所述dc能源储存容器（2）提供电力；

(ii)在第二模式中由所述dc能源储存容器（2）向所述ac电源（14）提供电力；

(iii)在第三模式中由所述ac电源（14）向与所述dc能源储存容器（2）连接的所述至少一辅助装置（28，30）提供电力；以及

(iv)当所述ac电源（14）中发生故障时，由所述dc能源储存容器（2）向与所述dc能源储存容器（2）连接的所述至少一辅助装置（28，30）提供电力。

2.一种根据所述权利要求1所述方法运行的dc能源储存系统。

3.一种dc能源储存系统，所述系统包括：

一dc能源储存容器（2）；

一AC/DC功率转换器（10），所述AC/DC功率转换器（10）具有一连接在一ac电源（14）上的ac端子以及与所述dc能源容器（2）连接的dc端子，；以及

至少一与所述能源储存容器（5）连接的辅助装置（28，30），所述至少一辅助装置（28，30）可选地为泵、风扇、非中断电源（UPS）、控制装置或其它装置，其中，所述dc能源储存系统适合运行在：

(i)第一模式中从所述ac电源（14）向所述dc能源储存容器（2）提供电力；

(ii)第二模式中从所述dc能源储存容器（2）向所述ac电源（14）提供电力；

(iii)第三模式中从所述ac电源（14）向与所述dc能源储存容器（2）连接的所述至少一个辅助装置（28，30）提供电力；

(iv)当所述ac电源（14）发生故障时，从所述dc能源储存容器（2）向与所述dc能源储存容器（2）连接的所述至少一个辅助装置（28，30）提供电力。

4.如权利要求3所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述AC/DC功率转换器（10）ac端子通过一交换连接（16）连接到所述ac电源（14）。

5.如权利要求4所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述交换连接（16）包括一第一开关（18）以及第二开关（22）。

6.如权利要求5所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述至少一个辅助装置（28，30）在（16）位于所述第一和第二开关（18，22）之间的一第一汇合处（26）连接在所述交换开关上。

7.如权利要求6所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述至少一个辅助装置（28，30）通过一第三开关（36）连接到所述交换连接（16）的所述第一汇合处（26）。

8.如权利要求7所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述至少一个辅助装置（28，30）通过第四开关（42）在位于所述第二开关（22）以及所述AC/DC功率转换器（10）的所述ac端子之间的一第二汇合处（38）进一步连接到所述交换连接（16）。

9.如权利要求7所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述至少一个辅助装置（28，30）通过一DC/AC功率转换器（44）以及一第五开关（46）连接到所述AC/DC功率转换器（10）的dc端子。

10.如权利要求6-9任一所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述交换连接（16）进一步包括一谐波滤波器（24），所述谐波滤波器（24）连接在所述第二开关（22）以及所述AC/DC功率转换器（10）的ac端子之间。

11.如权利要求6-10任一所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述交换连接（16）进一步包括一连接在所述第一开关（18）和所述第一汇合处（26）之间的变压器（20）。

12.如权利要求3-11任一所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述系统进一步包括：一DC/DC功率转换器（4），所述功率转换器（4）包括一与所述AC/DC功率转换器（10）连接的第一对dc端子以及与所述dc能源储存容器（2）连接的第二对dc端子。

13.如权利要求12所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述系统进一步包括：一位于所述DC/DC功率转换器（4）的第二对dc端子和所述dc能源储存容器（2）之间的dc环节（6），所述dc环节（6）包括一第六开关（8）。

14.如权利要求6或7所述的dc能源储存系统，其特征在于，所述系统进一步包括：一DC/DC功率转换器，所述DC/DC功率转换器包括通过一dc环节（12）与AC/DC功率转换器（10）的dc端子连接的第一对dc端子以及与dc能源储存容器（2）连接的第二对dc端子，其中，所述至少一个辅助装置（28，30）通过DC/AC功率转换器（44）以及一第五开关（46）连接到所述dc环节（12）。

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