CN219268708U - 一种pcs变流器、储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种PCS变流器、储能系统，所述PCS变流器包括：箱体、PCS功率单元以及BCMS电池簇管理单元，PCS功率单元与BCMS电池簇管理单元均采用模块化单元结构，并且集中设置于箱体的内部，PCS变流器与储能系统中的多个电池包能够放置在同一个电池架内进行安装固定，同时PCS变流器与多个电池包共用液冷系统散热。本申请将PCS功率单元与BCMS电池簇管理单元设计为一体式的模块化结构，不仅使得PCS变流器的集成度高、结构紧凑、生产加工简单、后期维护方便；而且实现了整个储能系统液冷循环散热的目的，有效降低了设备故障率，节约了制造及使用的成本；同时，由于PCS变流器具有旁路功能，能够充分保证系统在故障情况下的安全运行稳定。

Description

一种PCS变流器、储能系统

技术领域

本申请涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种PCS变流器、储能系统。

背景技术

随着分布式发电技术的不断发展和新能源发电规模的增加，为了改善电场的输出特性，电力企业往往会在配电网中配置储能系统用于提高风电和光伏发电等新型能源的并网能力。储能系统在负荷低谷时吸收系统中多余的电能进行储存，在高峰负荷时把存储的电能释放供给系统负荷，消除了昼夜间的峰谷差值，保证供电的可靠性和运行的稳定性，保证良好的电压质量。PCS变流器(Power Conversion System，功率转换系统)作为蓄电池储能系统中的关键控制设备，可以更好的解决的充放电控制问题，提高系统的控制精度和使用寿命。本实用新型是构成电化学储能系统的主要组成部分。

在传统的储能变流设备技术领域中，BCMS电池簇管理单元(Battery ClusterManagement System)是安装在高压箱里，储能变流器与高压箱(含BCMS电池簇管理单元)则是分开而来的独立设备，在应用时才将二者安装在一块，在实际应用中分块安装是非常不便的，现有技术的多数储能变流器无法实现将BCMS电池簇管理单元与储能变流器集成安装在一块，从而导致各部件集成度低、设备体积较大、安装费事、故障率高等问题，不便于后期维护并且成本较高；另外，传统的储能变流器基本都只采用风扇散热的方案，在设备高速运行时，这会导致散热条件较差的问题产生；同时，传统的储能变流器不具备旁路功能，在电池筷或储能变流器发生故障时，整套储能系统可能因电池筷或储能变流器的故障而停机。

实用新型内容

针对上述问题，本申请公开了一种PCS变流器、储能系统，以达到提高PCS变流器集成度、结构紧凑、维护方便、提高储能系统散热能力、降低设备故障率、降低系统生产及制造成本的技术效果。

为达到上述目的，本申请的第一方面提供了一种PCS变流器，应用于储能系统，包括：箱体、PCS功率单元以及BCMS电池簇管理单元，所述PCS功率单元与所述BCMS电池簇管理单元均采用模块化单元结构，并且集中设置于所述箱体的内部，所述PCS变流器与所述储能系统中的多个电池包能够放置在同一个电池架内进行安装固定，同时所述PCS变流器与所述多个电池包共用液冷系统散热。

进一步地，所述箱体外部的面板上设置有对外端口组件。

进一步地，所述箱体的内部还设置有液冷散热器，所述箱体的所述面板上设置有水嘴接头，所述液冷散热器通过所述水嘴接头与所述液冷系统连通。

进一步地，所述液冷散热器的进出液端能够通过波纹软管与所述水嘴接头连通，其中，所述水嘴接头包括进液接头和出液接头，所述水嘴接头的所述进液接头、所述出液接头分别与所述液冷系统中的进液管道、出液管道连通。

进一步地，所述箱体还包括箱盖和盖板，所述箱盖与所述盖板采用分割式结构并且共同组成所述箱体的顶盖，所述盖板能够可拆卸地安装于所述箱体的顶部靠前位置，所述箱盖的后侧还设置有通风散热孔。

进一步地，所述箱体的箱底上设置有固定角板，所述固定角板用于所述PCS变流器的固定安装。

进一步地，所述箱体的箱底上还开设有用于安装固定吊环的多个起吊孔。

进一步地，所述PCS功率单元用于实现所述储能系统的交直流变换，

所述PCS功率单元至少包括IGBT模块、控制电路板、电容器组、滤波电感、电源模块、直流接触器、电阻、继电器、熔断器、霍尔电流传感器、以及叠层母排；

所述箱体的面板上至少设置有如下之一的组件：交流输出旁路开关、直流隔离开关、散热风扇、交流端子、直流端子、光纤通讯接口、BMU接线端口、二次接线端子。

进一步地，当所述PCS变流器或者所述储能系统中的电池簇发生故障时，连接交流端子的交流输出旁路开关自动闭合，以使得所述PCS变流器或者电池簇无电流输出。

本申请的第二方面提供了一种储能系统，包括如上述第一方面任一项所述的PCS变流器。

本申请的优点及有益效果是：提供了一种PCS变流器，应用于储能系统，首先，通过将PCS功率单元与BCMS电池簇管理单元集中设置于箱体内部的方式，提高了系统的空间利用率、结构紧凑，并且降低了生产制造成本，其次，所述PCS变流器与所述储能系统中的多个电池包能够放置在同一个电池架内进行安装固定，整体结构性强、能够实现PCS变流器和电池包的整体运输，所述PCS变流器与所述多个电池包共用液冷系统散热，提高了系统的散热能力和运行可靠性，进而降低了设备故障率；同时，所述PCS变流器具有旁路功能，整套储能系统不会因电池簇或PCS变流器发生故障而停机；最后，PCS变流器的内部结构采用模块单元设计、便于生产分块安装、便于功能区域检测，并且主要二次板件靠前安装、顶盖分割设计，便于后期维护。

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为本申请一个实施例中的PCS变流器的内部结构示意图之一；

图2为本申请一个实施例中的PCS变流器的内部结构示意图之二；

图3为本申请一个实施例中的PCS变流器的外部整体结构示意图；

图4为本申请一个实施例中的PCS变流器的外部面板的结构示意图；

图5为本申请一个实施例中的PCS变流器的背面整体结构示意图。

图中：1、箱体：101-箱底，102-面板，103-盖板，104-箱盖，105-固定角板，106-起吊孔；2、叠层母排；3、IGBT模块；4、液冷散热器；5、电容器组；6、滤波电感；7、电阻；8、电源模块；9、BCMS电池簇管理单元；10、交流输出旁路开关；11、直流隔离开关；12、散热风扇；13、交流端子；14、直流端子；15、水嘴接头；16、控制电路板；17、BMU接线端口；18、光纤通讯接口；19、二次接线端子；20、熔断器；21、霍尔电流传感器；22、波纹软管；23、直流接触器；24、继电器。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

参照附图1-3，在本申请的一个实施例中，提出了一种PCS变流器，应用于储能系统，包括：箱体1、PCS功率单元以及BCMS电池簇管理单元9，所述PCS功率单元与所述BCMS电池簇管理单元9均采用模块化单元结构，并且集中设置于所述箱体的内部，所述PCS变流器与所述储能系统中的多个电池包能够放置在同一个电池架内进行安装固定，同时所述PCS变流器与所述多个电池包共用液冷系统散热。

具体地，图1和图2是沿不同方向的PCS变流器的内部结构示意图。在本实施例中，如图1和图2所示，所述PCS功率单元至少包括叠层母排2、IGBT模块3、控制电路板16、电容器组5、滤波电感6、电源模块8、直流接触器23、电阻7、继电器24、熔断器20、霍尔电流传感器21。

可以理解，所述IGBT模块3(绝缘栅双极晶体管，Insulated Gate BipolarTransistor)能够与反并联二极管形成功率单元的全桥模块，所述电容器组5和滤波电感6能够形成功率单元中的低通滤波器，所述控制电路板16具有功率器件驱动、保护、信号采集、光纤通讯等功能。在本实施例中，由上述组件形成的PCS功率单元可控制电池的充电和放电过程，并且能够实现所述储能系统的交直流变换，所述PCS功率单元的直流侧与储能系统中的电池包相连接，PCS功率单元的交流侧能够输出交流电压并接入外部电网。

在本申请实施例中，一方面，通过将PCS功率单元与BCMS电池簇管理单元集中设置于箱体内部的方式，提高了系统的空间利用率、结构紧凑，并且降低了生产制造成本，同时，主要二次板件靠前安装、箱体顶盖采用分割设计，更有助于后期维护；另一方面，所述PCS变流器与所述储能系统中的多个电池包能够放置在同一个电池架内进行安装固定且共用液冷系统散热，不仅整体结构性强、能够实现PCS变流器和电池包的整体运输，而且提高了系统的散热能力，进而提高了系统的运行可靠性和使用寿命。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，所述箱体外部的面板102上设置有对外端口组件。可以理解，这些对外端口组件不仅能够与箱体内部的各模块相连接，而且可以实现PCS变流器的控制和对外连接。具体地，所述箱体的面板上至少设置有如下之一的组件：交流输出旁路开关10、直流隔离开关11、散热风扇12、交流端子13、直流端子14、水嘴接头15、光纤通讯接口18、BMU接线端口17、二次接线端子19。为了简洁，图中仅标注了一个交流端子和一个直流端子。

其中，所述交流输出旁路开关10和所述直流隔离开关11可以实现手动合闸与分闸，所述散热风扇12用于实现PCS变流器的散热并且能够检修和更换，所述交流端子13用于实现所述PCS变流器的交流侧的对外输出连接，所述直流端子14能够与电池包的正负极连接，所述水嘴接头15用于连通液冷系统，所述BMU接线端口17用于连接电池包的BMU控制单元，所述光纤通讯接口18能够和PCS控制器实现通信连接，所述二次接线端子19能够方便通讯及控制使用。

在本申请的一个实施例中，如图1和图2所示，所述箱体1的内部还设置有液冷散热器4，所述液冷散热器4位于所述IGBT模块3的底部位置，同时，所述箱体的面板上设置有水嘴接头15，所述液冷散热器4通过所述水嘴接头15与所述液冷系统连通。

进一步地，所述液冷散热器4的进出液端能够通过波纹软管22与所述水嘴接头15连通，其中，所述水嘴接头15包括进液接头和出液接头，所述水嘴接头15的所述进液接头、所述出液接头分别与所述液冷系统中的进液管道、出液管道连通。由此可见，该PCS变流器采用液冷散热方式，散热效果好、温升低、可靠性高，同时，由于PCS变流器与电池包可以共用液冷系统，进而降低了系统的使用和维修成本，提高了系统各器件的使用寿命，更具经济性与稳定性。

如图3所示，在本申请的一个实施例中，所述箱体1还包括箱盖104和盖板103，可以看出，所述箱盖104采用凹槽状结构并且可以扣于所述箱体的箱底101上，以形成所述PCS变流器内部模块的容置空间。同时，所述箱盖104与所述盖板103采用分割式结构并且共同组成所述箱体1的顶盖，所述箱盖104可以起到一定的保护作用，所述盖板103能够可拆卸地安装于所述箱体1的顶部靠前位置，这样的设计便于主要器件的检修和维护，灵活方便且实用性更强。此外，如图5所示，所述箱盖104的后侧还设置有通风散热孔。

在本申请的一个实施例中，如图3所示，所述箱体1的箱底101上设置有固定角板105，所述固定角板105用于所述PCS变流器的固定安装。进一步地，所述箱体1的箱底101上还开设有用于安装固定吊环的多个起吊孔106。

在本申请的一个实施例中，所述PCS变流器具有旁路功能，在电池簇或储能变流器发生故障时，当所述PCS变流器或者所述储能系统中的电池簇发生故障时，连接交流端子13的交流输出旁路开关10能够自动闭合，导致该PCS内部或电池簇无电流输出、以确保系统仍能安全可靠运行、无事故发生，整套储能系统不会因电池簇或PCS变流器发生故障而停机，有助于储能系统的稳定运行。

需要说明的是，附图1-5中的箱体1、叠层母排2、IGBT模块3、液冷散热器4、电容器组5、滤波电感6、电阻7、电源模块8、BCMS电池簇管理单元9、交流输出旁路开关10、直流隔离开关11、散热风扇12、交流端子13、直流端子14、水嘴接头15、控制电路板16、BMU接线端口17、光纤通讯接口18、二次接线端子19、熔断器20、霍尔电流传感器21、波纹软管22、直流接触器23、继电器24等前述各个组件的样式及位置仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作等，因此不能理解为对本实用新型的限制，如上述各部分组件有其它的样式及位置变化仍属于本申请请求保护的对象。

在本申请的一些实施例中，提出了一种储能系统，包括如上述实施例中任一项所述的PCS变流器。将上述PCS变流器应用于低压储能系统或者级联型高压储能系统等各种储能系统，不仅可以保证整个系统的稳定性以及PCS变流器及电池包的整体结构性，生产加工简单、后期维护方便，而且还能实现整个储能系统的液冷循环散热，进而延长系统内各个部件的使用寿命。

综上所述，本实施例提出了一种PCS变流器、储能系统，一方面，通过将PCS功率单元与BCMS电池簇管理单元集中设置于箱体内部的方式，提高了系统的空间利用率、结构紧凑，并且降低了生产制造成本；另一方面，将所述PCS变流器与所述储能系统中的多个电池包能够放置在同一个电池架内进行安装固定，整体结构性强、能够实现PCS变流器和电池包的整体运输，将所述PCS变流器与所述多个电池包共用液冷系统散热，提高了系统的散热能力和运行可靠性；同时，所述PCS变流器具有旁路功能，整套储能系统不会因电池簇或PCS变流器发生故障而停机，进而降低了设备故障率；PCS变流器的内部结构采用模块单元设计、便于生产分块安装、便于功能区域检测，并且主要二次板件靠前安装、顶盖分割设计，便于后期维护。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种PCS变流器，应用于储能系统，其特征在于，包括：箱体、PCS功率单元以及BCMS电池簇管理单元，

所述PCS功率单元与所述BCMS电池簇管理单元均采用模块化单元结构，并且集中设置于所述箱体的内部，所述PCS变流器与所述储能系统中的多个电池包能够放置在同一个电池架内进行安装固定，同时所述PCS变流器与所述多个电池包共用液冷系统散热。

2.如权利要求1所述的PCS变流器，其特征在于，所述箱体外部的面板上设置有对外端口组件。

3.如权利要求2所述的PCS变流器，其特征在于，所述箱体的内部还设置有液冷散热器，

所述箱体的所述面板上设置有水嘴接头，所述液冷散热器通过所述水嘴接头与所述液冷系统连通。

4.如权利要求3所述的PCS变流器，其特征在于，所述液冷散热器的进出液端能够通过波纹软管与所述水嘴接头连通，

其中，所述水嘴接头包括进液接头和出液接头，所述水嘴接头的所述进液接头、所述出液接头分别与所述液冷系统中的进液管道、出液管道连通。

5.如权利要求1所述的PCS变流器，其特征在于，所述箱体还包括箱盖和盖板，

所述箱盖与所述盖板采用分割式结构并且共同组成所述箱体的顶盖，

所述盖板能够可拆卸地安装于所述箱体的顶部靠前位置，所述箱盖的后侧还设置有通风散热孔。

6.如权利要求1所述的PCS变流器，其特征在于，所述箱体的箱底上设置有固定角板，所述固定角板用于所述PCS变流器的固定安装。

7.如权利要求1所述的PCS变流器，其特征在于，所述箱体的箱底上还开设有用于安装固定吊环的多个起吊孔。

8.如权利要求1所述的PCS变流器，其特征在于，所述PCS功率单元用于实现所述储能系统的交直流变换，

所述PCS功率单元至少包括IGBT模块、控制电路板、电容器组、滤波电感、电源模块、直流接触器、电阻、继电器、熔断器、霍尔电流传感器、以及叠层母排；

所述箱体的面板上至少设置有如下之一的组件：交流输出旁路开关、直流隔离开关、散热风扇、交流端子、直流端子、光纤通讯接口、BMU接线端口、二次接线端子。

9.一种储能系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的PCS变流器。

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