CN116054355A - 一种储能系统及其电网系统 - Google Patents

一种储能系统及其电网系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116054355A
CN116054355A CN202310319167.3A CN202310319167A CN116054355A CN 116054355 A CN116054355 A CN 116054355A CN 202310319167 A CN202310319167 A CN 202310319167A CN 116054355 A CN116054355 A CN 116054355A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power conversion
energy storage
capacitor
storage system
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310319167.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116054355B (zh
Inventor
刘朋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Sofarsolar Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Sofarsolar Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Sofarsolar Co Ltd filed Critical Shenzhen Sofarsolar Co Ltd
Priority to CN202310319167.3A priority Critical patent/CN116054355B/zh
Publication of CN116054355A publication Critical patent/CN116054355A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116054355B publication Critical patent/CN116054355B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

本发明实施方式公开了一种储能系统及其电网系统,该储能系统包括:包括N个电池簇的电池组,用于储存电能;功率变换模块,用于调节N个电池簇的充电功率或放电功率;储能变流器,用于对电池组充电或对电池组放电;其中,功率变换模块包括一个或N个功率变换电路,功率变换电路通过调节自身输出的补偿电压以调节相应电池簇的充电功率或放电功率。通过上述方式,本发明实施方式能够避免不同容量的电池簇产生的并联失配,使并联的电池簇容量得到充分利用。并且在此基础上,降低储能系统的功率损耗,减少储能系统在效率和经济上的损失。

Description

一种储能系统及其电网系统
技术领域
本发明实施方式涉及储能电池领域,特别是涉及一种储能系统及其电网系统。
背景技术
在储能系统中,传统电池簇在并联成组的的情况下,根据并联电路的特性,并联链路上的电池簇可用容量只能达到最弱的电池簇容量,产生电池簇并联失配,使得其他并联电池簇容量无法被充分利用。
常见的解决方案是在每簇电池的输出引入DC-DC模块,将DC-DC模块整个串联进相应电池簇的支路上,通过DC-DC模块并联成组以实现对每一簇电池的精细化管理,最大程度减小模组并联失配的影响,由此提升整个储能系统的可用容量。但是在这个架构中各个DC-DC模块要流过其相应电池簇的全部功率,也就是所有DC-DC模块要流过整个储能系统的全部功率,这会对整个储能系统产生不小的功率损耗,并且多个DC-DC模块的硬件成本高。通过上述方式会给储能系统带来效率、经济方面的损失。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明实施方式采用的一个技术方案是:提供一种储能系统,包括:包括N个电池簇的电池组,用于储存电能;功率变换模块,用于调节所述N个电池簇的充电功率或放电功率;储能变流器,用于对所述电池组充电或对所述电池组放电;其中,所述功率变换模块包括一个或N个功率变换电路,所述功率变换电路通过调节自身输出的补偿电压以调节相应电池簇的充电功率或放电功率。
在一些实施例中,当所述功率变换模块包括N个功率变换电路时,所述功率变换电路的输出侧串接在相应的电池簇的正极和所述储能变流器的直流端之间,所述功率变换电路的输入侧连接至相应的电池簇正极。
在一些实施例中,当所述功率变换模块包括N个功率变换电路时,所述功率变换电路的输出侧串接在相应的电池簇的正极和所述储能变流器的直流端之间,所述功率变换电路的输入侧均连接至所述储能变流器的直流端。
在一些实施例中,当所述功率变换模块包括N个功率变换电路时,所述储能系统还包括外部电源,其中,所述功率变换电路的输出侧串联在相应的电池簇的正极和所述储能变流器的直流端之间,所述功率变换电路的输入侧均连接至所述外部电源的输出端。
在一些实施例中,当所述功率变换模块包括一个功率变换电路时,所述储能系统还包括开关模块,其中,所述开关模块用于将所述功率变换电路的输出侧串接至任意一个电池簇的正极和所述储能变流器的直流端之间。
在一些实施例中,所述开关模块包括N个第一控制开关和N个第二控制开关,其中,所述N个第一控制开关的第一端均连接至所述储能变流器的直流端和所述功率变换电路的输出侧的一端,所述第一控制开关的第二端连接至相应的第二控制开关的第一端以及相应的电池簇的正极;所述N个第二控制开关的第一端的另一端连接至相应的电池簇的正极,所述N个第二控制开关的第二端均连接至所述功率变换电路的输出侧的另一端。
在一些实施例中,所述开关模块还包括N个第三控制开关,其中,所述第三控制开关的第一端连接至相应的第二控制开关的第二端,所述第三控制开关的第二端连接至相应的电池簇的正极。
在一些实施例中,所述储能系统还包括外部电源,其中,所述功率变换电路的输入侧均连接至所述外部电源的输出端。
在一些实施例中,N大于或等于2。
在一些实施例中,所述第一控制开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT,或金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或SIC MOSFET;所述第二控制开关为IGBT、MOSFET或SICMOSFET;所述第三控制开关为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET。
在一些实施例中,所述功率变换电路包括变压器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容和滤波电感,其中,所述变压器的一侧的一端连接至所述第一开关管的源极或发射极以及所述第二开关管的漏极或集电极,所述变压器的一侧的另一端连接至所述第二电容的一端和第三电容的一端;所述第二电容的另一端连接至所述第一开关管的漏极或集电极,所述第三电容的另一端连接至所述第二开关管的源极或发射极;所述第一电容的一端连接至所述第二电容的另一端,所述第一电容的另一端连接至所述第三电容的另一端,所述第一电容的两端作为所述功率变换电路的输入侧;所述变压器的另一侧的一端连接至所述滤波电感的一端,所述滤波电感的另一端连接至所述第三开关管的源极或发射极以及所述第四开关管的漏极或集电极,所述变压器的另一侧的另一端连接至所述第五电容的一端和第六电容的一端;所述第五电容的另一端连接至所述第三开关管的漏极或集电极,所述第六电容的另一端连接至所述第四开关管的源极或发射极;所述第四电容的一端连接至所述第五电容的另一端,所述第四电容的另一端连接至所述第六电容的另一端,所述第四电容的两端作为所述功率变换电路的输出侧。
在一些实施例中,所述第一开关管为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;所述第二开关管为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;所述第三开关管为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;所述第四开关管为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET。
为解决上述技术问题,本发明实施方式采用的另一个技术方案是:提供一种电网系统,包括:电网;以及如上所述的储能系统,其中,所述电网与所述储能系统的储能变流器的交流端连接。
本发明实施方式的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明实施方式能够避免不同容量的电池簇产生的并联失配,使并联的电池簇容量得到充分利用。并且在此基础上,降低储能系统的功率损耗,减少储能系统在效率和经济上的损失。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种储能系统的结构示意图;
图2是本发明实施方式提供的第一种储能系统的电路拓扑图;
图3是本发明实施方式提供的第二种储能系统的电路拓扑图;
图4是本发明实施方式提供的第三种储能系统的电路拓扑图;
图5是本发明实施方式提供的第四种储能系统的电路拓扑图;
图6是本发明实施方式提供的第五种储能系统的电路拓扑图
图7是本发明实施方式提供的一种功率变换电路的电路拓扑图;
图8是本发明实施方式提供的一种电网系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请,下面结合附图和具体实施例,对本申请进行更详细的说明。需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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申请和简化描述,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,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外,下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本申请的一些实施例中,图1为本发明实施方式提供的一种储能系统的结构示意图,该储能系统包括用于储存电能的电池组300、用于调节电池组300中的电池簇的充电功率或放电功率的功率变换模块200和用于对电池组300充电或对电池组300放电的储能变流器100。
其中,储能变流器(Power Conversion System,PCS)是连接储能电池系统和电网/负荷的双向电流可控转换装置。PCS担任储能系统中的执行角色,核心功能是控制储能电池的充电和放电过程。PCS能将电池系统输出的直流电转换为可输送至电网和其他负荷的交流电,完成放电;同时可以把电网的交流电整流成直流电,给电池充电。PCS能对充放电的电压、电压、频率、功率等进行快速精确的控制,从而实现恒功率恒流充放电以及平滑波动性电源输出
在本实施例中,电池组300包括N个电池簇,其中,每个电池簇所含的电池数量均可能不同,即各电池簇的容量可能不同。
储能变流器100与功率变换模块200电连接,功率变换模块200与电池组300电连接,在电池组300中存在电池簇容量不同的情况下,在储能变流器100为电池组300中各电池簇充电时,功率变换模块200通过调节自身输出的补偿电压以调节相应电池簇的充电功率,以使电池簇的容量达到一致;在电池组300中各电池簇放电时,功率变换模块200通过调节自身输出的补偿电压以调节相应电池簇的放电功率,以使电池簇的容量达到一致。
在本发明的所有实施例中,N大于或等于2。
需要说明的是,功率变换模块200中具体包括一个或与N个功率变换电路,当功率变换模块200包括N个功率变换电路时,即功率变换模块200包括与电池组300中的电池簇相同数量的功率变换电路时,本发明实施方式提供了第一种储能系统,其电路拓扑图如图2所示。
具体地,该储能系统包括储能变流器100,包括功率变换电路1、功率变换电路2、……以及功率变换电路N的功率变换模块200,包括电池簇1、电池簇2、……以及电池簇N的电池组300。
需要说明的是,功率变换电路1、功率变换电路2、……以及功率变换电路N均为隔离型DC-DC功率变换电路。
其中,储能变流器100的直流端与功率变换电路1的输出侧的一端、功率变换电路2的输出侧的一端、……以及功率变换电路N的输出侧的一端连接,功率变换电路1的输出侧的另一端与电池簇1的正极连接,功率变换电路2的输出侧的另一端与电池簇2的正极连接,……,功率变换电路N的输出侧的另一端与电池簇N的正极连接。
功率变换电路1的输入侧的一端与电池簇1的正极连接,功率变换电路2的输入侧的一端与电池簇2的正极连接,功率变换电路N的输入侧的一端与电池簇N的正极连接。
由电池簇为相应的功率变换电路提供输入电压,相应的功率变换电路将输入的输入电压转换为相应的补偿电压输出至相应的电池簇并联链路中,从而达到调节相应电池簇的充电功率或放电功率的效果。
在本申请的另一些实施例中,当功率变换模块200包括N个功率变换电路时,即功率变换模块200包括与电池组300中的电池簇相同数量的功率变换电路时,本发明实施方式提供了第二种储能系统,其电路拓扑图如图3所示。
具体地,该储能系统包括储能变流器100,包括功率变换电路1、功率变换电路2、……以及功率变换电路N的功率变换模块200,包括电池簇1、电池簇2、……以及电池簇N的电池组300。
需要说明的是,功率变换电路1、功率变换电路2、……以及功率变换电路N均为隔离型DC-DC功率变换电路。
其中,储能变流器100的直流端与功率变换电路1、功率变换电路2、……以及功率变换电路N的输出侧的一端连接,功率变换电路1的输出侧的另一端与电池簇1的正极连接,功率变换电路2的输出侧的另一端与电池簇2的正极连接,……,功率变换电路N的输出侧的另一端与电池簇N的正极连接。
功率变换电路1的输入侧的一端与储能变流器100的直流端连接,功率变换电路2的输入侧的一端与储能变流器100的直流端连接,功率变换电路N的输入侧的一端与储能变流器100的直流端连接。
由储能变流器100为功率变换电路提供输入电压,相应的功率变换电路将输入的输入电压转换为相应的补偿电压输出至相应的电池簇并联链路中,从而达到调节相应电池簇的充电功率或放电功率的效果。
在本申请的另一些实施例中,当功率变换模块200包括N个功率变换电路时,即功率变换模块200包括与电池组300中的电池簇相同数量的功率变换电路时,本发明实施方式提供了第三种储能系统,其电路拓扑图如图4所示。
具体地,该储能系统包括储能变流器100,包括功率变换电路1、功率变换电路2、……以及功率变换电路N的功率变换模块200,包括电池簇1、电池簇2、……以及电池簇N的电池组300,以及外部电源400。
需要说明的是,功率变换电路1、功率变换电路2、……以及功率变换电路N均为隔离型DC-DC功率变换电路。
其中,储能变流器100的直流端与功率变换电路1、功率变换电路2、……以及功率变换电路N的输出侧的一端连接,功率变换电路1的输出侧的另一端与电池簇1的正极连接,功率变换电路2的输出侧的另一端与电池簇2的正极连接,……,功率变换电路N的输出侧的另一端与电池簇N的正极连接。
功率变换电路1的输入侧的一端与外部电源400的输出端连接,功率变换电路2的输入侧的一端与外部电源400的输出端连接,功率变换电路N的输入侧的一端与外部电源400的输出端连接。
由外部电源400为N个功率变换电路提供输入电压,相应的功率变换电路将输入的电压转换为相应的补偿电压输出至相应的电池簇并联链路中,从而达到调节相应电池簇的充电功率或放电功率的效果。
区别于现有技术的情况,本发明实施方式能够避免不同容量的电池簇产生的并联失配,使并联的电池簇容量得到充分利用,降低储能系统的功率损耗。
在本申请的另一些实施例中,当功率变换模块200包括一个功率变换电路时,本发明实施方式提供了第四种储能系统,其电路拓扑图如图5所示。
具体地,该储能系统包括储能变流器100,包括功率变换电路210的功率变换模块200,包括N个电池簇的电池组300,外部电源400,以及包括N个第一控制开关S1和N个第二控制开关S2的开关模块500。N不小于2。
具体地, N个第一控制开关S1的第二端与N个第二控制开关S2的第一端一一对应连接,N个第二控制开关S2的第一端与N个电池簇的正极一一对应连接,以构成N条由第一控制开关S1、第二控制开关S2和电池簇连接而成的并联链路。N个第一控制开关S1的第一端均与储能变流器100的直流端连接,N个第一控制开关S1的第二端与N个电池簇的正极一一对应连接,功率变换电路210的输出侧的一端与储能变流器100的直流端连接。功率变换电路210的输出侧的另一端与N个第二控制开关 S2的第二端连接。
功率变换电路210的输入侧的一端与外部电源400的输出端连接,由外部电源400为功率变换电路210提供输入电压,功率变换电路将输入的电压转换为相应的补偿电压输出至相应的电池簇并联链路中,从而达到调节相应电池簇的充电功率或放电功率的效果。
需要说明的是,功率变换电路210为隔离型DC-DC功率变换电路。
具体地,在电池组300中的所有电池簇的容量相近时,此时不需要补偿电压去调节充电功率或者放电功率,因此也就不需要接入功率变换电路210。在这种情况下,将开关模块500中所有的第一控制开关全部闭合,所有第二控制开关全部断开。此时的电池组300中所有的电池簇的正极均直接与储能变流器100的直流端连接。
而当电池组300中有一簇电池簇的容量与其他电池簇的容量差异较大,此时需要补偿电压去调节充电功率或者放电功率,因此需要将功率变换电路210接入该电池簇并联链路。具体实现为:将容量差异较大的电池簇的并联链路上的第一控制开关S1断开,其余第一控制开关S1全部闭合;同时将该电池簇的并联链路上的第二控制开关S2闭合,其余第二控制开关S2全部断开。则可实现将功率变换电路210的输出侧串接进储能变流器100的直流端与该电池簇的正极之间。此时该电池簇的输出与功率变换电路210输出的补偿电压串联,然后再与其余电池簇并联。
在本申请的另一些实施例中,当功率变换模块200包括一个功率变换电路时,本发明实施方式提供了第五种储能系统,其电路拓扑图如图6所示。
具体地,该储能系统包括储能变流器100,包括功率变换电路210的功率变换模块200,包括N个电池簇的电池组300,外部电源400,以及包括N个第一控制开关S1、N个第二控制开关S2和N个第三控制开关S3的开关模块500。N不小于2。
具体地, N个第一控制开关S1的第二端与N个第二控制开关S2的第一端一一对应连接, N个第二控制开关S2的第二端与N个第三控制开关S3的第一端一一对应连接,N个第三控制开关S3的第二端与N个电池簇的正极一一对应连接,以构成N条由第一控制开关S1、第二控制开关S2、第三控制开关S3和电池簇连接而成的并联链路。
N个第一控制开关S1的第一端均与储能变流器100的直流端连接,N个第二控制开关S2的第一端与N个电池簇的正极一一对应连接。功率变换电路210的输出侧的一端与储能变流器100的直流端连接,功率变换电路210的输出侧的另一端与N个第二控制开关S2的第二端连接。
功率变换电路210的输入侧的一端与外部电源400的输出端连接,由外部电源400为功率变换电路210提供输入电压,功率变换电路将输入的电压转换为相应的补偿电压输出至相应的电池簇并联链路中,从而达到调节相应电池簇的充电功率或放电功率的效果。
需要说明的是,功率变换电路210为隔离型DC-DC功率变换电路。
具体地,在电池组300中的所有电池簇的容量相近时,此时不需要补偿电压去调节充电功率或者放电功率,因此也就不需要接入功率变换电路210。在这种情况下,将开关模块500中所有的第一控制开关全部闭合,所有第二控制开关和所有第三控制开关全部断开。此时的电池组300中所有的电池簇的正极均直接与储能变流器100的直流端连接。
而当电池组300中有一簇电池簇的容量与其他电池簇的容量差异较大,此时需要补偿电压去调节充电功率或者放电功率,因此需要将功率变换电路210接入该电池簇并联链路。具体实现为:将容量差异较大的电池簇的并联链路上的第一控制开关S1断开,其余第一控制开关S1全部闭合;同时断开全部第二控制开关S2,将该电池簇的并联链路上的第三控制开关S3闭合,其余第三控制开关S3全部断开。则可实现将功率变换电路210的输出侧串接进储能变流器100的直流端与该电池簇的正极之间。此时该电池簇的输出与功率变换电路210输出的补偿电压串联,然后再与其余电池簇并联。
在本发明实施例中,第一控制开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT,或金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或SIC MOSFET;第二控制开关为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;第三控制开关为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET。
区别于现有技术的情况,本发明实施方式能够在使并联的电池簇容量得到充分利用的基础上,降低储能系统的硬件成本以及功率损耗,减少储能系统在效率和经济上的损失。
在本申请的一些实施例中,本发明实施方式提供了一种功率变换电路,其电路拓扑图如图7所示。该功率变换电路包括变压器T、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6和滤波电感L。
其中,变压器T的一侧的一端连接至第一开关管Q1的源极或发射极以及第二开关管Q2的漏极或集电极,变压器T的一侧的另一端连接至第二电容C2的一端和第三电容C3的一端。第二电容C2的另一端连接至第一开关管Q1的漏极或集电极,第三电容C3的另一端连接至第二开关管Q2的源极或发射极。第一电容C1的一端连接至第二电容C2的另一端,第一电容C1的另一端连接至第三电容C3的另一端,第一电容C1的两端作为功率变换电路的输入侧。
变压器T的另一侧的一端连接至滤波电感L的一端,滤波电感L的另一端连接至第三开关管Q3的源极或发射极以及第四开关管Q4的漏极或集电极,变压器T的另一侧的另一端连接至第五电容C5的一端和第六电容C6的一端。第五电容C5的另一端连接至第三开关管Q3的漏极或集电极,第六电容C6的另一端连接至第四开关管Q4的源极或发射极。第四电容C4的一端连接至第五电容C5的另一端,第四电容C4的另一端连接至第六电容C6的另一端,第四电容C4的两端作为功率变换电路的输出侧。
在本申请的一些实施例中,第一开关管Q1为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;第二开关管Q2为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;第三开关管Q3为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;第四开关管Q4为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET。
基于上述实施例所提供的储能系统,本发明实施方式还提供了一种电网系统,其结构示意图如图8所示。
该电网系统包括电网20,以及如上任一实施例所述的储能系统10,其中,储能系统包括储能变流器100、功率变换模块200和电池组300,电网20与储能系统10的储能变流器100的交流端连接。
本发明实施方式能够避免不同容量的电池簇产生的并联失配,使并联的电池簇容量得到充分利用。并且在此基础上,降低储能系统的功率损耗和硬件成本,减少储能系统在效率和经济上的损失。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;在本申请的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上的本申请的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种储能系统,其特征在于,包括:
包括N个电池簇的电池组,用于储存电能;
功率变换模块,用于调节所述N个电池簇的充电功率或放电功率;
储能变流器,用于对所述电池组充电或对所述电池组放电;
其中,所述功率变换模块包括一个或N个功率变换电路,所述功率变换电路通过调节自身输出的补偿电压以调节相应电池簇的充电功率或放电功率。
2.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,当所述功率变换模块包括N个功率变换电路时,
所述功率变换电路的输出侧串接在相应的电池簇的正极和所述储能变流器的直流端之间,所述功率变换电路的输入侧连接至相应的电池簇正极。
3.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,当所述功率变换模块包括N个功率变换电路时,
所述功率变换电路的输出侧串接在相应的电池簇的正极和所述储能变流器的直流端之间,所述功率变换电路的输入侧均连接至所述储能变流器的直流端。
4.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,当所述功率变换模块包括N个功率变换电路时,所述储能系统还包括外部电源,其中,
所述功率变换电路的输出侧串接在相应的电池簇的正极和所述储能变流器的直流端之间,所述功率变换电路的输入侧均连接至所述外部电源的输出端。
5.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,当所述功率变换模块包括一个功率变换电路时,所述储能系统还包括开关模块,其中,
所述开关模块用于将所述功率变换电路的输出侧串接至任意一个电池簇的正极和所述储能变流器的直流端之间。
6.根据权利要求5所述的储能系统,其特征在于,所述开关模块包括N个第一控制开关和N个第二控制开关,其中,
所述N个第一控制开关的第一端均连接至所述储能变流器的直流端和所述功率变换电路的输出侧的一端,所述第一控制开关的第二端连接至相应的第二控制开关的第一端以及相应的电池簇的正极;
所述N个第二控制开关的第一端连接至相应的电池簇的正极,所述N个第二控制开关的第二端均连接至所述功率变换电路的输出侧的另一端。
7.根据权利要求6所述的储能系统,其特征在于,所述开关模块还包括N个第三控制开关,其中,
所述第三控制开关的第一端连接至相应的第二控制开关的第二端,所述第三控制开关的第二端连接至相应的电池簇的正极。
8.根据权利要求5所述的储能系统,其特征在于,还包括外部电源,其中,所述功率变换电路的输入侧均连接至所述外部电源的输出端。
9.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,N大于或等于2。
10.根据权利要求7所述的储能系统,其特征在于,所述第一控制开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT,或金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或SIC MOSFET;
所述第二控制开关为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;
所述第三控制开关为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET。
11.根据权利要求1-10任一项所述的储能系统,其特征在于,所述功率变换电路包括变压器、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容和滤波电感,其中,
所述变压器的一侧的一端连接至所述第一开关管的源极或发射极以及所述第二开关管的漏极或集电极,所述变压器的一侧的另一端连接至所述第二电容的一端和第三电容的一端;
所述第二电容的另一端连接至所述第一开关管的漏极或集电极,所述第三电容的另一端连接至所述第二开关管的源极或发射极;
所述第一电容的一端连接至所述第二电容的另一端,所述第一电容的另一端连接至所述第三电容的另一端,所述第一电容的两端作为所述功率变换电路的输入侧;
所述变压器的另一侧的一端连接至所述滤波电感的一端,所述滤波电感的另一端连接至所述第三开关管的源极或发射极以及所述第四开关管的漏极或集电极,所述变压器的另一侧的另一端连接至所述第五电容的一端和第六电容的一端;
所述第五电容的另一端连接至所述第三开关管的漏极或集电极,所述第六电容的另一端连接至所述第四开关管的源极或发射极;
所述第四电容的一端连接至所述第五电容的另一端,所述第四电容的另一端连接至所述第六电容的另一端,所述第四电容的两端作为所述功率变换电路的输出侧。
12.根据权利要求11所述的储能系统,其特征在于,所述第一开关管为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;
所述第二开关管为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;
所述第三开关管为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET;
所述第四开关管为IGBT、MOSFET或SIC MOSFET。
13.一种电网系统,其特征在于,包括:
电网;
以及如权利要求1-12任一项所述的储能系统,其中,所述电网与所述储能系统的储能变流器的交流端连接。
CN202310319167.3A 2023-03-29 2023-03-29 一种储能系统及其电网系统 Active CN116054355B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310319167.3A CN116054355B (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种储能系统及其电网系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310319167.3A CN116054355B (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种储能系统及其电网系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116054355A true CN116054355A (zh) 2023-05-02
CN116054355B CN116054355B (zh) 2023-08-04

Family

ID=86116681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310319167.3A Active CN116054355B (zh) 2023-03-29 2023-03-29 一种储能系统及其电网系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116054355B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107834854A (zh) * 2017-11-24 2018-03-23 清华大学 一种高压大容量直流变压器
CN109742780A (zh) * 2019-01-25 2019-05-10 北京交通大学 基于模块化多电平变换器的相间分布式储能系统
CN110518667A (zh) * 2019-09-05 2019-11-29 山东省科学院自动化研究所 一种梯次利用电池并联系统及其控制方法
CN115085347A (zh) * 2021-12-29 2022-09-20 南京合智电力科技有限公司 储能功率模块以及储能系统
CN115085236A (zh) * 2022-06-24 2022-09-20 阳光电源股份有限公司 一种储能系统
CN115483695A (zh) * 2022-10-13 2022-12-16 郭文勇 组串式电池储能系统
CN115800414A (zh) * 2022-06-10 2023-03-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 调节系统及其储能系统、调节方法
CN115833289A (zh) * 2022-03-15 2023-03-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理方法及装置、电池系统、计算机可读存储介质

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107834854A (zh) * 2017-11-24 2018-03-23 清华大学 一种高压大容量直流变压器
CN109742780A (zh) * 2019-01-25 2019-05-10 北京交通大学 基于模块化多电平变换器的相间分布式储能系统
CN110518667A (zh) * 2019-09-05 2019-11-29 山东省科学院自动化研究所 一种梯次利用电池并联系统及其控制方法
CN115085347A (zh) * 2021-12-29 2022-09-20 南京合智电力科技有限公司 储能功率模块以及储能系统
CN115833289A (zh) * 2022-03-15 2023-03-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池管理方法及装置、电池系统、计算机可读存储介质
CN115800414A (zh) * 2022-06-10 2023-03-14 宁德时代新能源科技股份有限公司 调节系统及其储能系统、调节方法
CN115085236A (zh) * 2022-06-24 2022-09-20 阳光电源股份有限公司 一种储能系统
CN115483695A (zh) * 2022-10-13 2022-12-16 郭文勇 组串式电池储能系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN116054355B (zh) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11605967B2 (en) On-board charger
US9093413B2 (en) Battery heating circuits and methods based on battery discharging and charging using resonance components in series
TWI466412B (zh) 新型電池均衡電路及其調節方法
CN102714471B (zh) 用于对储能器充电和放电的变流器和变流器的子模块
CN101552479B (zh) 一种直流降压电路
CN100578888C (zh) 一种不间断电源
CN107994628B (zh) 一种自动均压的电池充放电测试电路及其使用方法
CN107592017B (zh) 一种dc-dc变换器及控制方法
US11545896B1 (en) Power supply conversion structure and electronic device including the same
CN102324841A (zh) 一种多输入高增益升压变换器
CN108768176B (zh) 一种三电平Boost电路和逆变系统
KR20220029522A (ko) 단일단 교류 직류 변환기
CN110707783B (zh) 基于LLC和Buck-Boost的复合型层级电池均衡电路
CN114362335A (zh) 应用于固态变压器的电源转换架构及相应的充电系统
CN214045118U (zh) 通过h桥补偿电路进行功率控制的电池储能结构
CN211296551U (zh) 兼容交直流输出控制电路及车载设备
US20230253877A1 (en) Power factor correction and dc-dc multiplexing converter and uninterruptible power supply including the same
CN110365232B (zh) 一种宽输出电压范围的单输入双输出变换器及其控制方法
CN116054355B (zh) 一种储能系统及其电网系统
WO2024026590A1 (zh) 功率变换装置、控制方法及供电系统
CN216819454U (zh) 储能功率模块以及储能系统
CN114629371A (zh) 一种单级多端口Buck-Boost逆变电路及转换方法
WO2022151126A1 (zh) 一种直流变换器、控制方法、直流汇流箱及光伏发电系统
CN112736999A (zh) 具有多个反激式变换器的串联电池均衡装置
CN112531810B (zh) 均衡装置及含有该均衡装置的储能系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant