CN203859535U - 一种开关电路和储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种开关电路和储能系统，具体的，所述开关电路，包括：一端与储能逆变器输出端相连的第一控制开关；与所述第一控制开关另一端相连的第二控制开关；与所述第二控制开关另一端相连的第三控制开关，所述第三控制开关的另一端用于接入电网；连接于所述第二控制开关和所述第三控制开关的公共端的第四控制开关，所述第四控制开关的另一端用于连接负载。本申请实施例公开的开关电路，第三控制开关一端依次通过第二控制开关和第一控制开关连接储能逆变器的输出端，另一端用于接入电网，这样，通过控制所述第三控制开关可实现并离网的快速切换。

Description

一种开关电路和储能系统

技术领域

本申请涉及储能电力系统技术领域，更具体地说，涉及一种开关电路和储能系统。 

背景技术

现有技术中的储能系统中，光伏太阳能供电系统和蓄电池供电系统各采用一个逆变器，对所述太阳能供电系统和蓄电池供电系统提供的电流进行转换。 

然而，现有的储能系统存在无法实现快速并离网切换的问题。 

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种储能逆变器接口电路和储能逆变器系统，以降低储能逆变器的制造成本。 

为了实现上述目的，现提出的方案如下： 

一种开关电路，包括： 

一端与储能逆变器输出端相连的第一控制开关； 

与所述第一控制开关另一端相连的第二控制开关； 

与所述第二控制开关另一端相连的第三控制开关，所述第三控制开关的另一端用于接入电网； 

连接于所述第二控制开关和所述第三控制开关的公共端的第四控制开关，所述第四控制开关的另一端用于连接负载。 

优选地，还包括： 

控制器，用于控制所述第一、第二、第三、第四控制开关的通断。 

优选地，还包括： 

故障检测器，用于当检测到所述储能逆变器运行出现故障时，发出控制所述第一、第二控制开关断开的控制信号。 

优选地，还包括： 

蓄电池电量检测器，用于检测所述蓄电池的剩余电量。 

优选地，还包括： 

所述蓄电池电量检测器与所述控制器相连，用于当蓄电池的剩余电量小于预设值时，向所述控制器发出充电指令。 

优选地，还包括：连接在电网和负载之间的第五控制开关。 

优选地，所述第一控制开关、所述第二控制开关、所述第三控制开关和所述第四控制开关集成于所述储能逆变器中。 

一种储能系统，包括：储能逆变器和后备系统， 

一端与储能逆变器输出端相连的第一控制开关； 

与所述第一控制开关另一端相连的第二控制开关； 

与所述第二控制开关另一端相连的第三控制开关，所述第三控制开关的另一端与所述后备系统的第一端口相连接； 

所述第二控制开关和所述第三控制开关的公共端与所述后备系统的第二端口相连接。 

优选地，所述后备系统包括： 

第四控制开关，所述第四控制开关的一端作为所述后备系统的第二端口，另一端作为所述后备系统的第一负载电源接口； 

一端与所述第四控制开关的另一端相连的第五控制开关； 

第六控制开关，所述第六控制开关的一端作为所述后备系统的第一端口，另一端作为所述后备系统的电网接口，且与所述第五控制开关的另一端相连； 

与所述第四控制开关和第五控制开关的公共端相连的第七控制开关，所述第七控制开关的另一端作为第二负载电源接口；以及 

用于控制所述第四控制开关和第七控制开关开闭的控制单元。 

从上述的技术方案可以看出，本申请实施例公开的开关电路，第三控制开关一端依次通过第二控制开关和第一控制开关连接储能逆变器的输出端，另一端用于接入电网，这样，通过控制所述第三控制开关可实现并离网的快速切换。 

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本申请实施例公开的一种开关电路的应用结构图； 

图2为本申请另一实施例公开的一种开关电路的应用结构图； 

图3（a）为本申请另一实施例公开的一种开关电路工作模式的示意图； 

图3（b）为本申请实施例公开的一种开关电路另一工作模式的示意图； 

图3（c）为本申请实施例公开的一种开关电路另一工作模式的示意图； 

图4为本申请实施例公开的一种开关电路另一工作模式的示意图； 

图5为本申请实施例公开的一种开关电路另一工作模式的示意图； 

图6为本申请实施例公开的一种开关电路另一工作模式的示意图； 

图7为本申请实施例公开的储能系统的结构示意图； 

图8（a）为本申请实施例公开的一种储能系统工作模式的示意图； 

图8（b）为本申请实施例公开的一种储能系统另一工作模式的示意图； 

图8（c）为本申请实施例公开的一种储能系统另一工作模式的示意图； 

图8（d）为本申请实施例公开的一种储能系统另一工作模式的示意图； 

图8（e）为本申请实施例公开的一种储能系统另一工作模式的示意图； 

图8（f）为本申请实施例公开的一种储能系统另一工作模式的示意图； 

图8（g）为本申请实施例公开的一种储能系统另一工作模式的示意图； 

图8（h）为本申请实施例公开的一种储能系统另一工作模式的示意图。 

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 

针对于现有技术中现有的储能系统存在无法实现快速并离网切换的问题，本申请提供一种开关电路，以实现并离网的快速切换。 

图1为本申请提供的所述开关电路的应用结构图，参见图1，本实施例公开的所述开关电路，包括： 

第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4，其中， 

第一控制开关K1一端与储能逆变器1的输出端相连，另一端与第二控制开关K2的一端相连； 

第二控制开关K2的另一端分别与第三控制开关K3和第四控制开关K4相连； 

第三控制开关K3的另一端用于接入电网4，第四控制开关K4的另一端用于连接负载。 

需要说明的是，本实施例中，储能逆变器1的第一输入端与蓄电池3相连，第二输入端与太阳能供电系统2相连。 

并且，本实施例中的所述储能逆变器为两个输入端口，即所述逆变器能够同时获取所述太阳能供电系统2和所述蓄电池3提供的能量，并将获取到的能量转化为所述负载所需的能量。对应的，储能逆变器是采用两种工作模式为负载供电：并网发电系统模式和独立供电系统模式。 

本实施例公开的开关电路，第三控制开关K3一端依次通过第二控制开关K2和第一控制开关K1连接储能逆变器1的输出端，另一端用于接入电网4，这样，通过控制第三控制开关K3可实现并离网的快速切换。 

可以理解的是，本申请上述实施例中的所述第一控制开关K1和第二控制开关K2为并网开关，具体的，所述并网开关的形式可以为多种，例如所述并网开关可以为继电器，也可以为接触器或其他可控开关。 

所述第三控制开关可以为并/离网切换开关，在此并不对所述并/离网切换开关的具体形式进行限定，即所述并/离网切换开关的具体形式可以为多种，例如，所述并/离网切换开关可以为继电器，也可以为接触器或其它可控开关及其组合。 

所述第四控制开关作为负载供电切换开关，所述负载供电切换开关的形式也可以为多种，例如所述负载切换开关的具体形式可以为接触器或其它可控开关及其组合。 

优选地，在本发明的另一实施例中，所述开关电路中的第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关集成于所述储能逆变器中，进一步保证并离网的快速切换。 

优选地，本发明另一实施例还公开了一种开关电路，参见图3，除包括：第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4之外，还包括第五控制开关K5；其中： 

第五控制开关K5连接在电网和负载之间。 

需要说明的是，第五控制开关K5可以为断路器或其它手动开关及其组合。 

可以理解的是，为了实现所述开关电路的快速响应，本申请上述实施例中还可以包括：控制器，所述控制器用于获取上位机发出的控制指令，根据所述控制指令控制所述第一至第四控制开关的通断，当然也可以根据所述控制指令控制所述第五控制开关的通断。 

当然，所述第五控制开关还可以实现手动控制通断，如储能逆变器拆除维护时，手动闭合所述第五控制开关，电网直接给负载供电。 

可以理解的是，在所述控制器的控制下，本申请上述实施例中的所述开关电路可以在多种控制模式下进行工作： 

并网运行模式，包括三种方式： 

例如，参见图3（a），第一方式中，所述控制器根据第一控制指令控制所述第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4闭合，第五控制开关K5断开，由所述太阳能供电系统和蓄电池对所述负载进行供电，所述储能逆变器输出的剩余功率通过所述第三控制开关K3输入到电网中。 

可以理解的是，如负载位置为空，则所述储能逆变器输出的电流全部反馈给所述电网，所述开关电路实现储能逆变器并网发电运行。 

参见图3（b），第二方式中，在所述储能逆变器和电网同时有电流流出状态时，当所述负载需要的功率较大时，用户通过上位机向所述控制器发送第二控制指令，当所述控制器根据第二控制指令控制所述第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4闭合，第五控制开关K5断开，由所述太阳能供电系统、蓄电池和电网共同对所述负载进行供电。 

参见图3（c），第三方式中，当所述蓄电池中储蓄的电能消耗到一定值时，用户通过上位机向所述控制器发送第三控制指令，控制第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4闭合，第五控制开关K5断开，此时由电网对负载进行供电，同时电网还对蓄电池进行充电，若负载位置为空，则所述电网只对蓄电池进行充电。 

离网运行模式： 

参见图4，本模式中，用户通过上位机向所述控制器发送第四控制指令，所述控制器获取到所述第四控制指令后，控制所述第一控制开关K1、第二控制开关K2、第四控制开关K4闭合，其他控制开关断开，此时，所述太阳能供电系统和蓄电池只对所述负载进行供电。 

逆变器故障，自动旁路状态模式： 

参见图5，本模式中，当储能逆变器发生故障时，用户通过上位机向控制器发送储能逆变器故障指令，所述控制器控制所述第三控制开关K3、第四控制开关K4闭合，其他控制开关断开，控制电网对所述负载进行供电。 

逆变器故障，手段旁路状态模式： 

参见图6，本模式中，当所述储能逆变器发生故障时，若所述控制器不能及时控制所述开关电路进入逆变器故障，自动旁路状态模式时，用户还可以通过所述第五控制开关K5闭合，使电网直接对负载进行供电，以保障负载的正常运行。 

当然，当所述逆变器运行发生故障时，为了保证所述负载不会被损坏，本申请上述实施例公开的技术方案中还可以包括故障检测器，所述故障检测器用于检测所述储能逆变器的运行状况，当所述储能逆变器出现运行故障时，控制所述第一控制开关和第二控制开关断开，从而对所述负载进行保护。 

当然，为了能够对所述蓄电池的电量实时进行检测，本申请中的上述技术方案中还可以包括蓄电池电量检测器，所述蓄电池电量检测器用于检测并显示所述蓄电池的剩余电量。 

当然可以理解的是，所述蓄电池电量检测器可以与控制器相连，当所述蓄电池的剩余电量小于预设值时，向所述控制器发送充电指令，所述控制器控制控制所述述储能逆变器接口电路工作在对应图3（c）的模式，对蓄电池进行充电。 

本发明另一实施例还公开了一种储能系统，参见图7，包括： 

储能逆变器101和后备系统102，其中： 

储能逆变器101包括： 

一端与储能逆变器输出端相连的第一控制开关K1； 

与第一控制开关K1另一端相连的第二控制开关K2； 

与第二控制开关K2另一端相连的第三控制开关K3，第三控制开关K3的另一端作为储能逆变器的并网接口，与后备系统102的第一端口相连接； 

第二控制开关K2和第三控制开关K3的公共端作为储能逆变器的负载接口，与后备系统102的第二端口相连接。 

需要说明的是，本实施例公开的储能系统中，储能逆变器101包括太阳能供电系统和蓄电池，可采用并网发电系统模式和独立供电系统模式为负载供电；并且，由于储能逆变器101中的第三控制开关K3一端依次通过第二控制开关K2和第一控制开关K1连接储能逆变器101的输出端，另一端通过储能逆变器101接入电网，这样，通过控制所述第三控制开关K3可实现并离网的快速切换。 

还需要说明的是，本实施例中的第一控制开关K1和第二控制开关K2为并网开关，具体的，所述并网开关的形式可以为多种，例如所述并网开关可以为继电器，也可以为接触器或其他可控开关。 

所述第三控制开关可以为并/离网切换开关，在此并不对所述并/离网切换开关的具体形式进行限定，即所述并/离网切换开关的具体形式可以为多种，例如，所述并/离网切换开关可以为继电器，也可以为接触器或其它可控开关及其组合。 

优选地，本发明另一实施例还公开了一种储能系统，同样参见图7，包括储能逆变器101和后备系统102； 

本实施例中，后备系统102包括： 

第四控制开关，第四控制开关K4的一端作为后备系统102的第二端口，另一端作为后备系统102的第一负载电源接口； 

一端与所述第四控制开关K4的另一端相连的第五控制开关K5； 

第六控制开关K6，第六控制开关K6的一端作为后备系统102的第一端口，另一端作为后备系统102的电网接口，且与第五控制开关K5的另一端相连； 

与第四控制开关K4和第五控制开关K5的公共端相连的第七控制开关K7，第七控制开关K7的另一端作为第二负载电源接口；以及 

用于控制第四控制开关K4和第七控制开关K7开闭的控制单元21。 

本实施例中，第四控制开关K4具体形式可以为接触器或其它可控开关及其组合；第五控制开关K5可以为断路器或其它手动开关及其组合；第七控制开关K7可以是接触器，可以是继电器，也可以是可控的功率开关管； 

需要说明的是，所述储能系统所需要带动的负载的个数可以为多个，根据各个负载的重要程度不同，可以对所述负载进行分级，当所述储能系统的输出功率不足以满足全部负载时，可以停止运行不重要的负载，为此，后备系统102的第一负载电源接口用于连接第一负载，后备系统102的第二负载电源接口用于连接第二负载。 

用户可以根据所述第一负载的运行状况控制所述第七控制开关的通断，以保证所述第一负载的正常运行，例如，储能逆变器在离网工作时，当第七控制开关闭合时，所述第一负载依然能够正常运行，则此时用户可以不对所述第七控制开关的开关状态进行改变，但是当用户判断所述储能逆变器接口电路输出的功率不能满足所述第一负载正常运行时，用户可以控制所述第七控制开关断开，从而保证所述第一负载的正常运行。 

可以理解的是，所述第七控制开关的控制方式可以是人为控制也可以是自动控制，当所述第七控制开关的控制方式采用自动控制时，所述储储能系统可以包括负载控制器，所述负载控制器中预设有所述第一负载和所述第二负载所需的功率，当所述第一负载和第二负载的所需功率之和大于所述储能系统的输出功率时控制所述第七负载断开，当所述第一负载和第二负载的所需功率之和小于所述储能系统的输出功率时控制所述第七负载闭合。 

需要说明的是，在本实施例中的所述第一至第六控制开关全部都可以由所述控制器进行控制，并且所述第五、六控制开关可以由所述控制器控制或手动控制。 

还需要说明的是，所述储能系统可以处于多种工作模式，例如： 

模式一：参见图8（a），所述储能系统并网运行，控制第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4、第六控制开关K6和第七控制开关K7闭合，控制第五控制开关K5断开，此时储能逆变器的蓄 电池和太阳能供电系统对所述第一负载、第二负载和电网进行供电，剩余电量馈入电网。 

模式二：参见图8（b），所述储能系统并网运行，负载所需功率大于储能逆变器输出功率时，控制第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4、第六控制开关K6和第七控制开关K7闭合，控制第五控制开关K5断开，此时由所述蓄电池和太阳能供电系统以及电网同时对所述第一和第二负载进行供电。 

模式三：参见图8（c），所述储能系统并网运行时，检测到蓄电池电量已经降低到一定程度，控制第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4、第六控制开关K6和第七控制开关K7闭合，控制第五控制开关K5断开，此时由所述电网对所述第一、第二负载供电，并且同时对所述蓄电池进行充电。 

模式四：参见图8（d），所述储能系统处于离网状态，控制第一控制开关K1、第二控制开关K2、第四控制开关K4和第七控制开关K7闭合，控制第三控制开关K3、第五控制开关K5和第六控制开关K6断开，此时由所述蓄电池和太阳能供电系统对所述第一、第二负载进行供电。 

模式五：参见图8（e），所述储能系统处于离网状态，控制第一控制开关K1、第二控制开关K2和第四控制开关K4闭合，控制第三控制开关K3、第五控制开关K5、第六控制开关K6和第七控制开关K7断开，此时由所述蓄电池和太阳能供电系统对所述第一负载进行供电，以保证重要负载的正常运行。 

模式六：参见图8（f），当所述储能逆变器故障时，控制第三控制开关K3、第四控制开关K4、第六控制开关K6和第七控制开关K7闭合，控制第一控制开关K1、第二控制开关K2和第五控制开关K5断开，由所述电网对所述第一、第二负载进行供电。 

模式七：参见图8（g），当所述储能逆变器需要拆除维修时，控制所述第五控制开关K5和七控制开关K7闭合，控制第一控制开关K1、第二控制 开关K2、第三控制开关K3、第四控制开关K4和第六控制开关K6断开，此时，所述储能逆变器和后备系统之间的接口连线断开，工作人员可以对所述储能逆变器进行拆卸，并且在拆卸所述储能逆变器的同时，电网也在对所述第一和第二负载进行供电。 

模式八：参见图8（h），所述储能系统离网启动模式，控制第一控制开关K1和第二控制开关K2闭合，控制第三控制开关K3、第四控制开关K4、第五控制开关K5、第六控制开关K6和七控制开关K7断开，所述储能系统空载启动。 

当然，根据上述多个控制开关的导通方式不同，本申请中的所述储能系统还可以工作在其他模式，在此不必一一细说。 

当然，所述控制器控制上述各个控制开关断开或闭合的规则可以是预先设定的，即所述控制器接收到不同的控制指令后，可以依据所述控制指令控制不同的使所述控制开关工作在不同的导通状态。 

可以理解的是所述逆变器可以是多相逆变器，例如可以是单相或三相逆变器。 

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 

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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。 

Claims (9)

1.一种开关电路，其特征在于，包括： 

一端与储能逆变器输出端相连的第一控制开关； 

与所述第一控制开关另一端相连的第二控制开关； 

与所述第二控制开关另一端相连的第三控制开关，所述第三控制开关的另一端用于接入电网； 

连接于所述第二控制开关和所述第三控制开关的公共端的第四控制开关，所述第四控制开关的另一端用于连接负载。 

2.根据权利要求1中的所述开关电路，其特征在于，还包括： 

控制器，用于控制所述第一、第二、第三、第四控制开关的通断。 

3.根据权利要求1中的所述开关电路，其特征在于，还包括： 

故障检测器，用于当检测到所述储能逆变器运行出现故障时，发出控制所述第一、第二控制开关断开的控制信号。 

4.根据权利要求2中的所述开关电路，其特征在于，还包括： 

蓄电池电量检测器，用于检测蓄电池的剩余电量。 

5.根据权利要求4中的所述开关电路，其特征在于： 

所述蓄电池电量检测器与所述控制器相连，用于当蓄电池的剩余电量小于预设值时，向所述控制器发出充电指令。 

6.根据权利要求1中的所述开关电路，其特征在于，还包括：连接在电网和负载之间的第五控制开关。 

7.根据权利要求1中的所述开关电路，其特征在于，所述第一控制开关、所述第二控制开关、所述第三控制开关和所述第四控制开关集成于所述储能逆变器中。 

8.一种储能系统，其特征在于，包括： 

储能逆变器； 

后备系统； 

一端与储能逆变器输出端相连的第一控制开关； 

与所述第一控制开关另一端相连的第二控制开关； 

与所述第二控制开关另一端相连的第三控制开关，所述第三控制开关的另一端与所述后备系统的第一端口相连接； 

所述第二控制开关和所述第三控制开关的公共端与所述后备系统的第二端口相连接。 

9.根据权利要求8中的所述储能系统，其特征在于，所述后备系统包括： 

第四控制开关，所述第四控制开关的一端作为所述后备系统的第二端口，另一端作为所述后备系统的第一负载电源接口； 

一端与所述第四控制开关的另一端相连的第五控制开关； 

第六控制开关，所述第六控制开关的一端作为所述后备系统的第一端口，另一端作为所述后备系统的电网接口，且与所述第五控制开关的另一端相连； 

与所述第四控制开关和第五控制开关的公共端相连的第七控制开关，所述第七控制开关的另一端作为第二负载电源接口；以及 

用于控制所述第四控制开关和第七控制开关开闭的控制单元。