CN110137995A - 一种新型储能直流变换器 - Google Patents

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邱卫东
徐兵
蒋仇明
姚映青
樊继玲
罗林
梁海燕
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
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Abstract

本发明公开了一种新型储能直流变换器，包括箱体，它还包括双向直流变换单元，箱体内设置有双向直流变换单元；双向直流变换单元包括单模组、直流断路器；一号直流断路器的输入端均与超级电容相连接、输出端均与单模组电连接；一号直流断路器与单模组之间均设置有直流防雷器；一号直流滤波器的输出端均与一号直流接触器电连接；一号直流接触器的输出端均与逆变单元电连接；逆变单元的输出端均与二号直流接触器电连接；二号直流接触器的输出端均与二号直流滤波器电连接；单模组的输出端均通过二号直流滤波器与二号直流断路器电连接；二号直流断路器的输出端均与蓄电池组电连接。本发明采用双向直流变换器，实现双向变换。

Description

一种新型储能直流变换器
技术领域
本发明涉及一种变换器，尤其涉及一种新型储能直流变换器。
背景技术
在当今全球绿色能源、节能减排战略中，不仅把风力发电、太阳能发电、生物发电和核能发电技术作为优先发展和政策扶持的对象，而且将能量储存技术也作为今后的研究方向，特别是电池储能系统，不仅可以将夜间的“谷电”存起来白天用，或是将平日富余的电能存起来，到电力紧张甚至供电中断时拿出来一解燃眉之急；而且也是城市电网削峰填谷的“调度高手”,更是风光互补储能系统的关键设备，不管是新能源的发展、还是智能电网的发展都离不开它。在电池储能系统有两个重要的组成部分，第一就是号称电池储能系统中的电池，负责能量的存储和释放；第二个就是电池储能系统中的充放电变换器，它是电池储能系统能量传递的双向高速通道。二者缺一不可，密不可分。电池储能系统中的电池不再单单采用传统的铅酸蓄电池，钠硫电池、钒电池、锂电池和镍氢电池等也纷纷在电池储能系统中使用，因此电池储能系统对充放电变化器的要求也越来越高，不仅要求充放电变化器具有传统的充放电功能，还需满足电池电压的宽范围运行、快速充放运行、瞬时大功率输出运行、无功补偿运行、孤岛运行及多组电池的充放电运行要求。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种新型储能直流变换器。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新型储能直流变换器，包括箱体，它还包括双向直流变换单元，箱体的顶部设置有散热器；箱体的前端匹配设置有箱门；箱门的中上部设置有显示屏；显示屏的右侧设置有调节旋钮、下方设置有信号指示灯；
箱体内设置有双向直流变换单元；双向直流变换单元包括单模组、直流断路器；一号直流断路器的输入端均与超级电容相连接、输出端均与单模组电连接；一号直流断路器与单模组之间均设置有直流防雷器；单模组均包括一号直流滤波器、逆变单元；一号直流滤波器的输出端均与一号直流接触器电连接；一号直流接触器的输出端均与逆变单元电连接；逆变单元的输出端均与二号直流接触器电连接；二号直流接触器的输出端均与二号直流滤波器电连接；单模组的输出端均通过二号直流滤波器与二号直流断路器电连接；二号直流断路器的输出端均与蓄电池组电连接；
逆变单元均包括逆变器、BDC交流接触器；BDC交流接触器均与逆变器电连接；逆变器均与电流测量模块电连接；电流测量模块均与显示屏的输入端电连接。
一号直流断路器的输出端还设置有电压传感器；电压传感器的输出端均与电压负载预警模块电连接；电压负载预警模块内设置有蜂鸣警报器；蜂鸣警报器与信号指示灯电连接。
蓄电池组均为铅酸蓄电池组、锂蓄电池组或燃料蓄电池组；蓄电池组的额定电压均低于超级电容的额定电压；超级电容均为超级电容单体或者由多个超级电容单体通过串联或并联组成。
箱体的背面设置有电网输出端口；箱门上设置有把手。
本发明采用双向直流变换器，通过控制BDC交流接触器滤波电感电流即可实现电池的充放电恒流控制，在充电状态时，大容量逆变器整流运行，蓄电池组从电网中抽取有功电流对电池组进行恒流充电，放电状态时，电池组通过逆变器将能量释放到电网中，实现双向变换。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为双向直流变换单元的电路连接示意图。
图中：1、箱体；2、显示屏；3、箱门；4、把手；5、散热器；6、信号指示灯；7、一号直流断路器；8、直流防雷器；9、一号直流滤波器；10、一号直流接触器；11、逆变单元；12、二号直流接触器；13、二号直流滤波器；14、二号直流断路器；15、蓄电池组；16、超级电容。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示的一种新型储能直流变换器，包括箱体1，它还包括双向直流变换单元，箱体1的顶部设置有散热器5；箱体1的前端匹配设置有箱门3；箱门3的中上部设置有显示屏2；显示屏2的右侧设置有调节旋钮、下方设置有信号指示灯6；箱体1的背面设置有电网输出端口；箱门3上设置有把手4。
箱体1内设置有双向直流变换单元；双向直流变换单元包括单模组、直流断路器；一号直流断路器7的输入端均与超级电容16相连接、输出端均与单模组电连接；一号直流断路器7与单模组之间均设置有直流防雷器8；单模组均包括一号直流滤波器9、逆变单元11；一号直流滤波器9的输出端均与一号直流接触器10电连接；一号直流接触器10的输出端均与逆变单元11电连接；逆变单元11的输出端均与二号直流接触器12电连接；二号直流接触器12的输出端均与二号直流滤波器13电连接；单模组的输出端均通过二号直流滤波器13与二号直流断路器14电连接；二号直流断路器14的输出端均与蓄电池组15电连接；双向直流变换单元具有以下功能：接受电网调度，双向变流控制，对蓄电池充放电；恒流充电、恒压限流充电等功能；恒流放电、恒压限流放电等功能；完善的通讯和保护功能；无功补偿、有功功率调节等功能。
逆变单元均包括逆变器、BDC交流接触器；BDC交流接触器均与逆变器电连接；逆变器均与电流测量模块电连接；电流测量模块均与显示屏2的输入端电连接。逆变器具有完善的保护功能，包括输出短路保护、直流反接保护、蓄电池过充过放保护、蓄电池过流保护、硬件故障保护、接触器故障保护、过载保护、防雷保护等。
一号直流断路器7的输出端还设置有电压传感器、电流传感器；电压传感器的输出端均与电压负载预警模块电连接；电压负载预警模块内设置有蜂鸣警报器；蜂鸣警报器与信号指示灯6电连接。
蓄电池组15均为铅酸蓄电池组、锂蓄电池组或燃料蓄电池组；蓄电池组15的额定电压均低于超级电容16的额定电压；超级电容16均为超级电容单体或者由多个超级电容单体通过串联或并联组成。超级电容16与电压采集电路相连接；蓄电池组15与电流采集电路相连接；通过电压采集电路采集的母线电压，电流采集电路采集的母线电流，以确定需求功率；通过电压采集电路采集超级电容电压，通过监测蓄电池组荷电状态，确定超级电容和蓄电池组的荷电状态，实现超级电容输出、蓄电池组输出并为超级电容充电模式，保证储能系统以较高的效率运行同时减少了蓄电池组的循环次数，延长其使用寿命。
本发明的工作原理为：通过BDC交流接触器控制滤波电感电流即可实现蓄电池组15的充放电恒流控制，充电状态时，大容量逆变器整流运行，蓄电池组15从电网中抽取有功电流对蓄电池组15进行恒流充电，放电状态时，蓄电池组15通过大容量逆变器将能量释放到电网中，其中，直流滤波器能够稳定BDC交流接触器的输出电压，滤波电路能有效的减小电池端的纹波电压和纹波电流，电流传感器能够对直流断路器进行过流保护，在蓄电池组15恒流充电至额定电压后，系统自动转为额定模式充电，当充电衰减到预定值时，充电结束，电流测量模块检测电流流向的正负极。该装置结构简单，设计合理，具有很强的实用价值。
本设计采用先进的功率器件以及先进的数字控制技术，优化控制性能和提高系统的可靠性，适合于不同电池充放电需要，并且在结构上进行模块化设计，方便安装与维护。具备双向变换，对电池充电和放电功能和完善的显示和通讯功能。可以实现双向变换，储能电池充电和放电功能；并网模式下接受微电网控制系统有功调节指令，在允许范围内实现有功功率无级调节；并网模式下在允许范围内接受微电网控制系统无功调节指令，实现无功补偿功能；完善的显示和通讯功能。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种新型储能直流变换器，包括箱体(1)，其特征在于：它还包括双向直流变换单元，所述箱体(1)的顶部设置有散热器(5)；箱体(1)的前端匹配设置有箱门(3)；所述箱门(3)的中上部设置有显示屏(2)；所述显示屏(2)的右侧设置有调节旋钮、下方设置有信号指示灯(6)；
所述箱体(1)内设置有双向直流变换单元；所述双向直流变换单元包括单模组、直流断路器；所述一号直流断路器(7)的输入端均与超级电容(16)相连接、输出端均与单模组电连接；一号直流断路器(7)与单模组之间均设置有直流防雷器(8)；所述单模组均包括一号直流滤波器(9)、逆变单元(11)；所述一号直流滤波器(9)的输出端均与一号直流接触器(10)电连接；所述一号直流接触器(10)的输出端均与逆变单元(11)电连接；所述逆变单元(11)的输出端均与二号直流接触器(12)电连接；所述二号直流接触器(12)的输出端均与二号直流滤波器(13)电连接；所述单模组的输出端均通过二号直流滤波器(13)与二号直流断路器(14)电连接；所述二号直流断路器(14)的输出端均与蓄电池组(15)电连接；
所述逆变单元均包括逆变器、BDC交流接触器；所述BDC交流接触器均与逆变器电连接；所述逆变器均与电流测量模块电连接；所述电流测量模块均与显示屏(2)的输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的新型储能直流变换器，其特征在于：所述一号直流断路器(7)的输出端还设置有电压传感器；所述电压传感器的输出端均与电压负载预警模块电连接；所述电压负载预警模块内设置有蜂鸣警报器；所述蜂鸣警报器与信号指示灯(6)电连接。
3.根据权利要求2所述的新型储能直流变换器，其特征在于：所述蓄电池组(15)均为铅酸蓄电池组、锂蓄电池组或燃料蓄电池组；蓄电池组(15)的额定电压均低于超级电容(16)的额定电压；所述超级电容(16)均为超级电容单体或者由多个超级电容单体通过串联或并联组成。
4.根据权利要求3所述的新型储能直流变换器，其特征在于：所述箱体(1)的背面设置有电网输出端口；所述箱门(3)上设置有把手(4)。
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