CN210806717U - 一种直流保护电路、直流斩波器、储能电源及储能系统 - Google Patents
一种直流保护电路、直流斩波器、储能电源及储能系统 Download PDFInfo
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Abstract
在本申请公开了一种直流保护电路、直流斩波器、储能电源及储能系统，直流保护电路用于连接在储能系统的储能电源和直流斩波器之间，以对储能电源进行短路保护。直流保护电路包括电流采样电路、过流关断电路和过流续流电路，在储能电源短路，且过流关断电路断开时，通过过流续流电路对过流关断电路进行钳位保护，以对直流斩波器进行过流保护，进而保护蓄能系统安全、稳定和可靠的运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能系统技术领域，具体涉及一种直流保护电路、直流斩波器、储能电源及储能系统。
背景技术
随着地球不可再生能源日益匮乏，人类对可再生能源开发愈加重视。致使光伏储能犹如雨后春笋，蓬勃发展。采用光伏储能，可以提升新能源渗透率和消纳能力，更好的满足用户多样性需求，实现精准供能，还可以减少用电偏差，提高考核收益。而整个储能系统在使用过程中，对储能系统的可靠性运行和安全运行要求越来越高，尤其对储能系统中直流输入或输出如何防反接的保护，直流输入或输出如何短路时快速关断防止火灾，都是储能系统当前及未来的一个研究方向。
发明内容
本实用新型主要解决的技术问题是储能系统中直流输入或输出防短路保护。
根据第一方面，一种实施例中提供一种直流保护电路，所述直流保护电路用于连接在所述储能系统的储能电源和直流斩波器之间，以对所述储能电源进行短路保护；所述直流保护电路包括：
电流采样电路，用于对所述储能电源输出的直流电源进行采样；
比较电路，用于当采样电流大于一预设值时发出一控制电信号；
过流关断电路，用于响应所述控制电信号断开所述储能电源和所述直流斩波器之间的直流电源连接，以对所述直流斩波器进行过流保护；
过流续流电路，用于响应所述控制电信号，对所述过流关断电路进行钳位保护，以用于对所述储能电源输出的直流电源进行短路保护。
进一步，所述直流保护电路还包括过滤电磁干扰电路，用于连接在所述储能电源和所述过流关断电路之间，以对所述储能电源输出的直流电源进行电磁干扰过滤。
进一步，所述过滤电磁干扰电路包括EMC共模电感L1或共模扼流圈。
进一步，所述直流保护电路还包括NC开关电路，用于连接在所述储能电源和所述过流关断电路之间，以断开或连接所述储能电源和所述过流关断电路。
进一步，所述直流保护电路包括第一电源连接端、第二电源连接端、第一斩波器连接端和第二斩波器连接端，所述第一电源端和第二电源端用于与所述储能电源连接，所述第一斩波器连接端和第二斩波器连接端用于与所述直流斩波器连接；
所述过流关断电路包括第一晶体管Q1，第一晶体管Q1的第一极作为所述直流保护电路的第一电源连接端；第一晶体管Q1的第二极作为所述直流保护电路的第一斩波器连接端；第一晶体管Q1的控制极与所述比较电路连接，用于接收所述比较电路发出的控制电信号。
进一步，所述过流续流电路包括第二晶体管Q2和第一二极管D1；第二晶体管Q2的第一极与所述第一电源连接端连接；第二晶体管Q2的第二极与第一二极管D1的负极连接；第二晶体管Q2的控制极与所述比较电路连接，用于接收所述比较电路发出的控制电信号；第一二极管D1的正极作为所述过流关断电路的第二电源连接端。
进一步，所述电流采样电路包括第一电阻R1，串联在所述直流保护电路的第二电源连接端和第二斩波器连接端；和/或，所述电流采样电路还包括和第一电容C1，所述第一电容C1的一端与所述第一斩波器连接端连接，另一端作为所述直流保护电路的第二斩波器连接端。
根据第二方面，一种实施例中提供一种直流斩波器，包括第一方面所述的直流保护电路。
根据第三方面，一种实施例中提供一种储能电源，包括第一方面所述的直流保护电路。
根据第四方面，一种实施例中提供一种储能系统，包括第一方面所述的直流保护电路。
依据上述实施例的直流保护电路，包括电流采样电路、过流关断电路和过流续流电路，在储能电源短路，且过流关断电路断开时，通过过流续流电路对过流关断电路进行钳位保护，以对直流斩波器进行过流保护，进而保护蓄能系统安全、稳定和可靠的运行。
附图说明
图1为一种蓄能系统的直流保护电路的结构示意图；
图2为一种实施例中直流保护电路的电路结构示意图；
图3为另一种实施例中直流保护电路的电路结构示意图；
图4为另一种实施例中直流保护电路的电路结构示意图；
图5为一种实施例中直流保护电路的电路示意图；
图6为一种实施例中直流保护电路的电流方向指示示意图；
图7为一种实施例中直流保护电路的电流方向指示示意图；
图8为一种实施例中直流保护电路反接示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
本申请中的晶体管可以是任何结构的晶体管，比如双极型晶体管（BJT）或者场效应晶体管（FET）。当晶体管为双极型晶体管时，其控制极是指双极型晶体管的栅极，第一极可以为双极型晶体管的集电极或发射极，对应的第二极可以为双极型晶体管的发射极或集电极，在实际应用过程中，“发射极”和“集电极”可以依据信号流向而互换；当晶体管为场效应晶体管时，其控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极，在实际应用过程中，“源极”和“漏极”可以依据信号流向而互换。
请参考图1，为一种蓄能系统的直流保护电路的结构示意图，包括蓄能电源10、直流斩波器20和直流保护电路30。其中，直流保护电路30用于连接在储能系统的储能电源10和直流斩波器20之间，以对储能电源10进行短路保护。直流斩波器20包括EMC共模电感L、直流继电器K、输入电容C和电流采样电阻Rc。EMC共模电感L的两个输入端与储能电源10的两个输出端连接，直流继电器K串联在EMC共模电感L的一个输出端与直流斩波器20的一个输入端之间，电流采样电阻Rc串联在EMC共模电感L的另一个输出端与直流斩波器20的另一个输入端之间。输入电容C串联在直流斩波器20的两个输入端之间。当蓄能电源10的两个输出端短路时，电流采样电路通过差分采样电流采样电阻Rc两端电压以获取蓄能电源10输出的直流电流源的电流值，当该电流值大于设定值会直接断开继电器K，进而实现短路保护。然而该直流保护电路所采用的继电器K使用寿命短，且在通过大电流进行脱开连接动作时，容易出现粘死拖不开的情况，另外继电器K的脱开时间为ms级的，断开响应速度慢。
基于上述原因，在本申请实施例中公开了一种蓄能系统的直流保护电路，包括电流采样电路、过流关断电路和过流续流电路，在储能电源短路，且过流关断电路断开时，通过过流续流电路对过流关断电路进行钳位保护，以对直流斩波器进行过流保护，进而保护蓄能系统安全、稳定和可靠的运行。
实施例一
请参考图2，为一种实施例中直流保护电路的电路结构示意图，包括蓄能电源10、直流斩波器20和直流保护电路30。其中，直流保护电路30用于连接在储能系统的储能电源10和直流斩波器20之间，以对储能电源10进行短路保护。该直流保护电路30包括电流采样电路31、比较电路32、过流关断电路33和过流续流电路34。电流采样电路31用于对储能电源输出10的直流电源进行采样。比较电路32用于当采样电流大于一预设值时发出一控制电信号。过流关断电路33用于响应控制电信号断开储能电源10和直流斩波器20之间的直流电源连接，以对直流斩波器20进行过流保护。过流续流电路34用于响应控制电信号，对过流关断电路进行钳位保护，以用于对储能电源10输出的直流电源进行短路保护。
请参考图3，为另一种实施例中直流保护电路的电路结构示意图，直流保护电路还包括过滤电磁干扰电路35，用于连接在储能电源10和过流关断电路33之间，以对储能电源10输出的直流电源进行电磁干扰过滤。一实施例中，过滤电磁干扰电路35包括EMC共模电感L1或共模扼流圈。
请参考图4，为另一种实施例中直流保护电路的电路结构示意图，直流保护电路还包括NC开关电路，用于连接在储能电源10和过流关断电路33或过滤电磁干扰电路35之间，以断开或连接储能电源和过流关断电路33或过滤电磁干扰电路35。NC开关电路默认状态是持续关断的，通过施加外部影响可以改变NC开关电路的开关状态，停止施加影响后，其开关状态是可以自动复位的。
请参考图5，为一种实施例中直流保护电路的电路示意图，直流保护电路30包括第一电源连接端、第二电源连接端、第一斩波器连接端和第二斩波器连接端，其中，第一电源端和第二电源端用于与储能电源10连接，第一斩波器连接端和第二斩波器连接端用于与直流斩波器20连接。过流关断电路33包括第一晶体管Q1，第一晶体管Q1的第一极作为直流保护电路30的第一电源连接端，第一晶体管Q1的第二极作为直流保护电路30的第一斩波器连接端，第一晶体管Q1的控制极与比较电路32连接，用于接收比较电路32发出的控制电信号。过流续流电路34包括第二晶体管Q2和第一二极管D1。第二晶体管Q2的第一极与第一电源连接端连接，第二晶体管Q2的第二极与第一二极管D1的负极连接，第二晶体管Q2的控制极与比较电路32连接，用于接收比较电路发出的控制电信号，第一二极管D1的正极作为过流关断电路33的第二电源连接端。电流采样电路31包括第一电阻R1，串联在直流保护电路30的第二电源连接端和第二斩波器连接端，电流采样电路31通过差分采样第一电阻R1两端电压以获取蓄能电源10输出的直流电流源的电流值，即获取电流采样值。比较电路32获取蓄能电源10输出的电流采样值，并通过差分比较器将该电流采样值与一预设值进行比较，当电流采样值大于该预设值时发出一控制电信号给过流关断电路33和过流续流电路34。直流保护电路30还包括第一电容C1，第一电容C1的一端与第一斩波器连接端连接，另一端作为直流保护电路30的第二斩波器连接端。
请参考图6，为一种实施例中直流保护电路的电流方向指示示意图，当蓄能电源10的输出端没有与直流保护电路30反接时, 第一晶体管Q1和第二晶体管Q2驱动高，因此导通，第一二极管D1截止，过流关断电路33正常工作，故整个储能系统可以正常进行充放电。
请参考图7，为一种实施例中直流保护电路的电流方向指示示意图，当蓄能电源10的输出端在正常工作下发生短路时，第一电容C1对外放电，直流保护电路的电流如图6箭头所示，此时流经采样第一电阻R1的电流大于设定值后，比较电路32的差分比较器输出信号为低电平信号，第一晶体管Q1的控制极为低电平则立即关断第一晶体管Q1，第一晶体管Q1截止后电路线上的寄生电感产生反向电压，此时第一二极管D1导通，第二晶体管Q2和第一二极管D1组成关断后续流回路，第一晶体管Q1的S极电压钳在-0.7V,从而有效保护第一晶体管Q1开关管，第二晶体管Q2的控制极一直为高，此时直流保护电路的电流方向如图7箭头方向所示，实现可靠有效的短路保护。其中，第一晶体管Q1的过流到关断速度为us级别。
请参考图8，为一种实施例中直流保护电路反接示意图，当直流保护电路在直流输入端正负反接时，第一二极管D1导通，但第一晶体管Q1和第二晶体管Q2没有驱动信号，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2截止，进而实现反接保护。
本申请实施例中还公开了一种直流斩波器，包括实施例1中所述的直流保护电路。
本申请实施例中还公开了一种储能电源，包括实施例1中所述的直流保护电路。
本申请实施例中还公开了一种储能系统，其特征在于，包括实施例1中所述的直流保护电路。
在本申请实施例中，公开了一种蓄能系统的直流保护电路，用于连接在储能系统的储能电源和直流斩波器之间，以对储能电源进行短路保护。直流保护电路包括电流采样电路、过流关断电路和过流续流电路，在储能电源短路，且过流关断电路断开时，通过过流续流电路对过流关断电路进行钳位保护，以对直流斩波器进行过流保护，进而保护蓄能系统安全、稳定和可靠的运行。
以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种直流保护电路，其特征在于，所述直流保护电路用于连接在储能系统的储能电源和直流斩波器之间，以对所述储能电源进行短路保护；所述直流保护电路包括：
电流采样电路，用于对所述储能电源输出的直流电源进行采样；
比较电路，用于当采样电流大于一预设值时发出一控制电信号；
过流关断电路，用于响应所述控制电信号断开所述储能电源和所述直流斩波器之间的直流电源连接，以对所述直流斩波器进行过流保护；
过流续流电路，用于响应所述控制电信号，对所述过流关断电路进行钳位保护，以用于对所述储能电源输出的直流电源进行短路保护。
2.如权利要求1所述的直流保护电路，其特征在于，还包括：
过滤电磁干扰电路，用于连接在所述储能电源和所述过流关断电路之间，以对所述储能电源输出的直流电源进行电磁干扰过滤。
3.如权利要求2所述的直流保护电路，其特征在于，所述过滤电磁干扰电路包括EMC共模电感L1或共模扼流圈。
4.如权利要求1所述的直流保护电路，其特征在于，还包括：
NC开关电路，用于连接在所述储能电源和所述过流关断电路之间，以断开或连接所述储能电源和所述过流关断电路。
5.如权利要求1所述的直流保护电路，其特征在于，所述直流保护电路包括第一电源连接端、第二电源连接端、第一斩波器连接端和第二斩波器连接端，所述第一电源端和第二电源端用于与所述储能电源连接，所述第一斩波器连接端和第二斩波器连接端用于与所述直流斩波器连接；
所述过流关断电路包括第一晶体管Q1，第一晶体管Q1的第一极作为所述直流保护电路的第一电源连接端；第一晶体管Q1的第二极作为所述直流保护电路的第一斩波器连接端；第一晶体管Q1的控制极与所述比较电路连接，用于接收所述比较电路发出的控制电信号。
6.如权利要求5所述的直流保护电路，其特征在于，所述过流续流电路包括第二晶体管Q2和第一二极管D1；第二晶体管Q2的第一极与所述第一电源连接端连接；第二晶体管Q2的第二极与第一二极管D1的负极连接；第二晶体管Q2的控制极与所述比较电路连接，用于接收所述比较电路发出的控制电信号；第一二极管D1的正极作为所述过流关断电路的第二电源连接端。
7.如权利要求6所述的直流保护电路，其特征在于，所述电流采样电路包括第一电阻R1，串联在所述直流保护电路的第二电源连接端和第二斩波器连接端；和/或，所述电流采样电路还包括和第一电容C1，所述第一电容C1的一端与所述第一斩波器连接端连接，另一端作为所述直流保护电路的第二斩波器连接端。
8.一种直流斩波器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的直流保护电路。
9.一种储能电源，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的直流保护电路。
10.一种储能系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的直流保护电路。
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