CN214798998U - 一种带有高频隔离功能的储能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带有高频隔离功能的储能装置，涉及能源管理技术领域。该装置包括控制开关、双向储能变流器以及电池模组，其中，双向储能变流器包括第一电压转换模块、第二电压转换模块和高频隔离变压器；控制开关与第一电压转换模块的输入侧耦接，以控制交流电流向双向储能变流器；第一电压转换模块的输出侧和第二电压转换模块的输入侧耦接，电池模组与第二电压转换模块的输出侧耦接，以通过双向储能变流器进行充电或放电；高频隔离变压器耦接于第二电压转换模块中，以对双向储能变流器的交流侧和直流侧进行电气隔离。避免了交流配电网发生短路、过载等故障时对电池模组的冲击，提高了该装置储能的安全系数。
Description
技术领域
本实用新型涉及能源管理技术领域，特别是涉及一种带有高频隔离功能的储能装置。
背景技术
近几年，随着全球包括中国在内的储能项目迅速发展，光伏、风电发电成本快速下降，促进可再生能源消纳为储能带来了机遇。
同时，新能源汽车发展带动动力电池成本下降，使得若干块电池串联形成电池模组，进行储能在能源调控的领域开始显现优势，储能的多重价值也逐渐体现出来。对于电力系统来说，电池模组储能仍是新生事物，储能技术不停在变革，使用新技术来增强安全性，降低产品成本，是储能产业不断向前发展亟需解决的问题。
实用新型内容
鉴于上述问题，提出了本实用新型，以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种带有高频隔离功能的储能装置。
本实用新型提供了一种带有高频隔离功能的储能装置，所述装置包括控制开关、双向储能变流器以及电池模组，其中，所述双向储能变流器包括第一电压转换模块、第二电压转换模块和高频隔离变压器；
所述控制开关与第一电压转换模块的输入侧耦接，以控制交流电流向所述双向储能变流器；所述第一电压转换模块的输出侧和第二电压转换模块的输入侧耦接，所述电池模组与第二电压转换模块的输出侧耦接，以进行充电或放电；并且，
所述高频隔离变压器耦接于第二电压转换模块中，以对所述双向储能变流器的交流侧和直流侧进行电气隔离。
可选地，在所述控制开关和第一电压转换模块的输入侧之间还耦接有电磁干扰滤波器。
可选地，所述装置还包括电感，所述电感在电磁干扰滤波器和第一电压转换模块的输入侧之间耦接。
可选地，所述装置还包括第一稳压电容和第二稳压电容；其中，
所述第一稳压电容并联于第一电压转换模块的输出侧，所述第二稳压电容并联于所述第二电压转换模块的输出侧。
可选地，所述装置还包括保护单元，所述保护单元包括第一保护开关、第二保护开关以及分压电阻，所述第一保护开关串联于第二电压转换模块的输出侧与电池模组的耦接处，所述第二保护开关与分压电阻形成串联后，与所述第一保护开关并联。
与现有技术相比，采用控制开关、双向储能变流器以及电池模组形成模块化的储能装置，可以通过电缆并联在交流配电网中，系统运行后可以确定储能装置的运行方式为充电或放电运行。并且，可以通过并联多个储能装置组成系统所需的储能容量，安装要求低，具有较好的适用性。此外，通过在第二电压转换模块中设置高频隔离变压器，使得双向储能变流器中连接电池模组的直流侧和连接交流配电网的交流侧实现电气隔离，避免了交流配电网发生短路、过载等故障时对电池模组的冲击，提高了该装置储能的安全系数。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
在附图中：
图1是本实用新型实施例提供的一种带有高频隔离功能的储能装置的结构拓扑图；
图2是本实用新型实施例提供的一种第一电压转换模块的示例电路图；
图3为本实用新型实施例提供的一种第二电压转换模块的示例电路图。
附图标记：1、控制开关；2、双向储能变流器；201、第一电压转换模块；202、第二电压转换模块；203、高频隔离变压器；3、电池模组；4、电磁干扰滤波器；5、电感；6、第一稳压电容；7、第二稳压电容；8、保护单元；801、第一保护开关；802、第二保护开关；803、分压电阻；9、绝缘栅双极型晶体管；10、场效应管。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1-3，本实用新型实施例提供了一种带有高频隔离功能的储能装置，所述装置包括控制开关1、双向储能变流器2以及电池模组3，其中，所述双向储能变流器2包括第一电压转换模块201、第二电压转换模块202和高频隔离变压器203。
所述控制开关1与第一电压转换模块201的输入侧耦接，以控制交流电流向所述双向储能变流器2；所述第一电压转换模块201的输出侧和第二电压转换模块202的输入侧耦接，所述电池模组3与第二电压转换模块202的输出侧耦接，以进行充电或放电；并且，
所述高频隔离变压器203耦接于第二电压转换模块202中，以对所述双向储能变流器2的交流侧和直流侧进行电气隔离。
本实用新型实施例中，参照图1，该装置可以包括控制开关1、双向储能变流器2以及电池模组3。控制开关1与双向储能变流器2的交流侧耦接，用于控制交流电流向双向储能变流器2。示例性地，控制开关1可以采用继电器，以便于在配电系统中通过设置控制电路来自动调节控制开关1的通断，从而控制该装置的运行。
双向储能变流器2可用于控制电池模组3的充电和放电过程，进行交直流的变换，可以直接为交流配电网供电。双向储能变流器2可以包括用于交流电转换为直流电的第一电压转换模块201、用于将输入电压转变为固定电压输出的第二电压转换模块202、以及高频隔离变压器203。第一电压转换模块201的输入侧作为双向储能变流器2的交流侧，与控制开关1进行耦接。第一电压转换模块201的输出侧与第二电压转换模块202的输入侧耦接，用于进行交直流的变换。第二电压转换模块202的输出侧作为双向储能变流器2的直流侧，与电池模组3的输入端耦接。
参照图2，示出了第一电压转换模块201的一种电路结构示例，可通过若干个带阻尼二极管的绝缘栅双极型晶体管9组成桥式电路，对交流电进行整流。参照图3，示出了第二电压转换模块202的一种电路结构示例，其中，高频隔离变压器203的安装位置如图所示。示例性地，第二电压转换模块202可包括若干个场效应管10和若干个带阻尼二极管的绝缘栅双极型晶体管9，通过场效应管10和绝缘栅双极型晶体管9形成整流桥，对波动的直流电压进行二次整流，同时，通过高频隔离变压器203对其一次侧的电压进行降压，从而使得二次侧的电压经过整流后能够与电池模组3所需的电压相匹配。同时，高频隔离变压器203能够使得其一次侧与二次侧的电气回路完全绝缘，避免交流配电网发生短路、过载等故障时对电池模组3的冲击，提高了该装置储能的安全系数。
综上所述，采用控制开关1、双向储能变流器2以及电池模组3形成模块化的储能装置，可以通过电缆并联在交流配电网中，系统运行后可以确定储能装置的运行方式为充电或放电运行。并且，可以通过并联多个储能装置组成系统所需的储能容量，安装要求低，具有较好的适用性。此外，通过在第二电压转换模块202中设置高频隔离变压器203，使得双向储能变流器2中连接电池模组3的直流侧和连接交流配电网的交流侧实现电气隔离，避免了交流配电网发生短路、过载等故障时对电池模组3的冲击，提高了该装置储能的安全系数。
参照图1，一种可选地实施例，在所述控制开关1和第一电压转换模块201的输入侧之间还耦接有电磁干扰滤波器4。
本实用新型实施例中，电磁干扰滤波器4可以耦接于控制开关1和第一电压转换模块201的输入侧之间。电磁干扰滤波器4的设置用于防止该装置外部的配电系统的交流线路产生的噪声进入到装置中，能够有效降低电磁干扰，优化了该装置的产品性能。
参照图1，一种可选地实施例，所述装置还包括电感5，所述电感5在电磁干扰滤波器4和第一电压转换模块201的输入侧之间耦接。
本实用新型实施例中，该装置还可以包括电感5，由于电感5的阻交流等固有特性，示例性地，可以将电感5放入在电磁干扰滤波器4和第一电压转换模块201的输入侧之间，用于在该装置运行时对双向储能变流器2进行一个保护，从而提高了双向储能变流器2的使用寿命。
参照图1，一种可选地实施例，所述装置还包括第一稳压电容6和第二稳压电容7；其中，
所述第一稳压电容6并联于第一电压转换模块201的输出侧，所述第二稳压电容7并联于所述第二电压转换模块202的输出侧。
本实用新型实施例中，该装置还可以包括第一稳压电容6和第二稳压电容7，稳压电容可以利用自身的充放电效应，将变换后的脉动直流电转换为较为稳定的直流电，以便提供一个稳定的输出电压用于电池模组3的充电，同时能够对电池模组3起到保护，延长电池模组3的使用寿命。一种示例中，可以在第一电压转换模块201的输出侧并联一个第一稳压电容6，可以在第二电压转换模块202的输出侧并联一个第二稳压电容7。
参照图1，一种可选地实施例，所述装置还包括保护单元8，所述保护单元8包括第一保护开关801、第二保护开关802以及分压电阻803，所述第一保护开关801串联于第二电压转换模块202的输出侧与电池模组3的耦接处，所述第二保护开关802与分压电阻803形成串联后，与所述第一保护开关801并联。
本实用新型实施例中，当电池模组3需要充电时，第二电压转换模块202的输出侧与电池模组3之间的压差较大，由于电池模组3内的内阻很小，从而使得短时间灌入电池模组3的电流较大，容易造成对电池模组3的损坏，由此，该装置还可以包括用于保护电池模组3的保护单元8。示例性地，保护单元8耦接于第二电压转换模块202的输出侧的正输出端。保护单元8可以包括第一保护开关801、第二保护开关802、以及分压电阻803，其中，第一保护开关801串联于第二电压转换模块202的输出侧与电池模组3的耦接处，第二保护开关802与分压电阻803串联后再与第一保护开关801并联。示例性地，第一保护开关801和第二保护开关802可以采用继电器，第一保护开关801和第二保护开关802可在控制电路的调节下在不同时间段择一闭合，例如，在电池模组3开始充电时，第一保护开关801断开，第二保护开关802闭合，通过分压电阻803减小流入电池模组3的电流，持续几秒后第二保护开关802断开，第一保护开关801闭合。
此外，以上所提及的输入侧、输出侧均以该储能装置在充电运行时，以电流方向为参考方向进行标定。
工作原理：在交流配电网按照用电波谷电价计费时，可以使得该储能装置开始充电运行，接通控制开关1后，交流电流向第一电压转换模块201的输入侧，通过第一电压转换模块201将交流电转换为直流电，再通过第二电压转换模块202将从第一电压转换模块201流入的直流电转换为与电池模组3电压匹配的直流电，并且，充电时第一保护开关801断开，第二保护开关802闭合。持续几秒后第二保护开关802断开，第一保护开关801闭合，此时电池模组3开始进行充电。
在交流配电网按照用电波峰电价计费时。可以使得该储能装置开始放电运行，由电池模组3向第二电压转换模块202输入一个直流电，再通过第一电压转换模块201将第二电压转换模块202升压后的直流电逆变为交流电，向交流配电网输送电能。
综上所述，采用控制开关1、双向储能变流器2以及电池模组3形成模块化的储能装置，可以通过电缆并联在交流配电网中，系统运行后可以确定储能装置的运行方式为充电或放电运行。并且，可以通过并联多个储能装置组成系统所需的储能容量，安装要求低，具有较好的适用性。此外，通过在第二电压转换模块202中设置高频隔离变压器203，使得双向储能变流器2中连接电池模组3的直流侧和连接交流配电网的交流侧实现电气隔离，避免了交流配电网发生短路、过载等故障时对电池模组3的冲击，提高了该装置储能的安全系数。
本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。
本领域技术人员易于想到的是：上述各个实施例的任意组合应用都是可行的，故上述各个实施例之间的任意组合都是本实用新型的实施方案，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不一一详述了。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
Claims (5)
1.一种带有高频隔离功能的储能装置，其特征在于，所述装置包括控制开关(1)、双向储能变流器(2)以及电池模组(3)，其中，所述双向储能变流器(2)包括第一电压转换模块(201)、第二电压转换模块(202)和高频隔离变压器(203)；
所述控制开关(1)与第一电压转换模块(201)的输入侧耦接，以控制交流电流向所述双向储能变流器(2)；所述第一电压转换模块(201)的输出侧和第二电压转换模块(202)的输入侧耦接，所述电池模组(3)与第二电压转换模块(202)的输出侧耦接，以进行充电或放电；并且，
所述高频隔离变压器(203)耦接于第二电压转换模块(202)中，以对所述双向储能变流器(2)的交流侧和直流侧进行电气隔离。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述控制开关(1)和第一电压转换模块(201)的输入侧之间还耦接有电磁干扰滤波器(4)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电感(5)，所述电感(5)在电磁干扰滤波器(4)和第一电压转换模块(201)的输入侧之间耦接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一稳压电容(6)和第二稳压电容(7)；其中，
所述第一稳压电容(6)并联于第一电压转换模块(201)的输出侧，所述第二稳压电容(7)并联于所述第二电压转换模块(202)的输出侧。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括保护单元(8)，所述保护单元(8)包括第一保护开关(801)、第二保护开关(802)以及分压电阻(803)，所述第一保护开关(801)串联于第二电压转换模块(202)的输出侧与电池模组(3)的耦接处，所述第二保护开关(802)与分压电阻(803)形成串联后，与所述第一保护开关(801)并联。
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| CN202120349902.1U CN214798998U (zh) | 2021-02-07 | 2021-02-07 | 一种带有高频隔离功能的储能装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2023131101A1 (zh) * | 2022-01-04 | 2023-07-13 | 浙江富特科技股份有限公司 | 双向直流变换器及系统 |
| WO2024067823A1 (zh) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 沛嘉医疗科技(苏州)有限公司 | 一种充电系统、电气隔离系统、控制系统及冲击波设备 |
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2021
- 2021-02-07 CN CN202120349902.1U patent/CN214798998U/zh active Active
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| WO2024067823A1 (zh) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 沛嘉医疗科技(苏州)有限公司 | 一种充电系统、电气隔离系统、控制系统及冲击波设备 |
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