CN219657850U - 功率变换器、储能设备及储能系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种功率变换器、储能设备及储能系统。功率变换器包括功率变换电路、第一分压电路、第一采样电路和第一控制电路。功率变换电路用于将储能设备的放电电压进行转换后输出，或者将外部电源的供电进行转换后给储能设备供电。第一分压电路连接正直流母线或者负直流母线，以通过第一导通电路形成第一检测回路。第一采样电路用于检测分压端的电压，并输出第一检测电压；第一控制电路用于在第一检测电压不处于第一电压范围时，输出连接异常信号。本申请通过第一分压电路和第一导通电路形成第一检测回路，通过第一采样电路检测第一分压电路的分压端的第一检测电压，通过第一控制电路比较第一检测电压确定功率变换器与储能设备的接线状态。
Description
技术领域
本申请涉及储能领域，尤其涉及一种功率变换器、储能设备及储能系统。
背景技术
为满足不同场景下的使用需求，越来越多的储能系统采用分体式的储能系统来支持家庭储能。例如储能系统通常包括功率变换器和储能设备。储能设备通过连接线接入功率变换器中，从而利用功率变换器对储能设备输出的直流电进行变换后输出给负载供电，或者将外部电源的供电转换为直流电后给储能设备充电。当储能设备与功率变换器之间的连接异常时，容易导致系统功能异常，甚至带来安全风险。尤其是当储能电池的输出电压较高时，会进一步提高风险。因此需要一种对二者连接状态进行检测的方案。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供一种功率变换器、储能设备及储能系统，旨在解决因不能及时的检测到储能设备与功率变换器之间连接异常，从而导致系统功能异常的问题。
本申请提供一种功率变换器，用于与储能设备连接，所述功率变换器包括：
功率变换电路，通过正直流母线和负直流母线与所述储能设备连接，用于将所述储能设备的放电电压进行转换后输出，或者将外部电源的供电进行转换后给所述储能设备供电；
第一分压电路，所述第一分压电路的第一端用于接入第一电源电压；所述第一分压电路的第二端连接所述正直流母线或者所述负直流母线，以仅在所述储能设备正常接入所述功率变换器时，通过设置于所述储能设备的正直流母线和负直流母线上的第一导通电路形成第一检测回路；
第一采样电路，与所述第一分压电路的分压端连接，用于检测所述分压端的电压，并输出第一检测电压；以及
第一控制电路，所述第一控制电路与所述第一采样电路连接，用于在所述第一检测电压不处于第一电压范围时，输出连接异常信号。
在一实施例中，所述第一电源电压以所述正直流母线为参考地；所述第一分压电路的第二端连接所述负直流母线。
在一实施例中，所述第一分压电路包括第一分压电阻、第二分压电阻和第一开关；
所述第一分压电阻的第一端用于接入第一电源电压，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端连接构成所述第一分压电路的分压端，所述第二分压电阻的第二端与所述负直流母线连接；
所述第一开关串联在所述第一分压电阻所在的支路，所述第一开关的控制端与所述第一控制电路连接；
所述第一控制电路用于在进行连接状态检测时控制所述第一开关导通，在不进行连接状态检测时控制所述第一开关断开。
在一实施例中，所述功率变换器还包括第二导通电路；
所述第二导通电路连接于所述正直流母线和所述负直流母线之间，用于导通所述正直流母线和所述负直流母线；其中，所述第二导通电路的导通方向与所述第一导通电路的导通方向相反设置；所述第二导通电路用于提供所述储能设备进行连接状态检测时所需要的导通回路。
在一实施例中，所述第二导通电路包括第一导通电阻和第一导通二极管；
所述第一导通电阻的第一端与所述正直流母线连接，所述第一导通电阻的第二端与所述第一导通二极管的阳极连接，所述第一导通二极管的阴极与所述负直流母线连接。
本申请还提出一种储能设备，用于与功率变换器连接；所述储能设备包括电池包，所述电池包包括：电芯模组和电池管理系统；所述电池管理系统用于控制所述电芯模组通过正直流母线和负直流母线进行充放电；所述储能设备还包括：
第二分压电路，所述第二分压电路的输入端用于接入第二电源电压；所述第二分压电路的第一输出端连接所述正直流母线，所述第二分压电路的第二输出端连接于所述负直流母线；所述第二分压电路用于在所述功率变换器正常接入所述储能设备时与所述功率变换器上的第二导通电路连接以改变分压端的电压值；
第一导通电路，连接至所述正直流母线和负直流母线之间；
第二采样电路，与所述第二分压电路的分压端连接，用于检测所述分压端的电压，并输出第二检测电压；
第二控制电路，所述第二控制电路与所述第二采样电路连接，用于在所述第二检测电压不处于第二电压范围时，输出连接异常信号。
在一实施例中，所述第二分压电路包括第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻和第二开关；
所述第三分压电阻的第一端用于接入第二电源电压，所述第三分压电阻的第二端与所述第四分压电阻的第一端连接；所述第三分压电阻的第二端作为所述第二分压电路的第一输出端；所述第四分压电阻的第二端与所述第五分压电阻的第一端连接，所述第四分压电阻的第二端作为所述第二分压电路的分压端；所述第五分压电阻的第二端作为所述第二分压电路的第二输出端；
所述第二开关串联在所述第三分压电阻所在的支路，所述第二开关的控制端与所述第二控制电路连接；
所述第二控制电路用于在进行连接状态检测时控制所述第二开关导通，在不进行连接状态检测时控制所述第二开关断开。
在一实施例中，所述第二分压电路还包括第二导通二极管；
所述第二导通二极管的阳极与所述第三分压电阻的第二端连接，所述第二导通二极管的阴极与所述正直流母线连接。
在一实施例中，所述储能设备还包括辅助电源；所述辅助电源包括第一开关管和第一变压器；所述第一变压器的初级绕组用于接收所述电芯模组的供电，所述第二控制电路用于对所述第一开关管的通断进行控制以在所述第一变压器的次级绕组产生相应的感应电压；所述第一导通电路包括所述第一开关管和所述第一变压器的初级绕组。
本申请还提出一种储能系统，所述储能系统包括上述的功率变换器和/或上述的储能设备。
本申请第一分压电路在所述储能设备正常接入功率变换器时，通过设置于储能设备的正直流母线和负直流母线上的第一导通电路连接至负直流母线或者正直流母线形成第一检测回路，从而通过第一采样电路检测第一分压电路的分压端的第一检测电压，通过第一控制电路比较第一检测电压确定功率变换器与储能设备的接线状态。第一控制电路在在第一检测电压不处于第一电压范围时，输出连接异常信号，如此在功率变换器和储能设备之间接线异常时，能够及时的检测到，避免功率变换器和储能设备之间接线异常造成系统功能异常或安全事故，进而可提高功率变换器与储能设备的安全性。
附图说明
图1为本申请的功率变换器一实施例的结构示意图。
图2为本申请的功率变换器另一实施例的结构示意图。
图3为本申请的功率变换器一实施例的的具体电路示意图。
图4为本申请的储能设备一实施例的结构示意图。
图5为本申请的储能设备另一实施例的结构示意图。
图6为本申请的储能系统一实施例的具体电路示意图。
主要元件符号说明
功率变换器 10 储能设备 20
功率变换电路 11 第一分压电路 12
第一采样电路 13 第一控制电路 14
第一电源开关 K0 第一分压电阻 R1
第二分压电阻 R2 第一开关 K1
第二导通电路 15 第一导通电阻 R6
第一导通二极管 D1 电池包 21
电芯模组 21a 电池管理系统 21b
第二分压电路 22 第一导通电路 23
第二采样电路 24 第二控制电路 25
第三分压电阻 R3 第四分压电阻 R4
第五分压电阻 R5 第二开关 K2
第二导通二极管 D2 辅助电源 26
第一开关管 Q1 第一变压器 T1
储能系统 100 第二变压器 T2
第二开关管 Q2 第三导通二极管 D3
母线电容 C0
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。
本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件和/或其群组。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。
以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。
参照图1，本申请提出一种功率变换器10，功率变换器10用于与储能设备20连接，功率变换器10包括功率变换电路11、第一分压电路12、第一采样电路13和第一控制电路14。
本实施例中，功率变换电路11通过功率变换器10上的正直流母线P1和功率变换器10上的负直流母线N1与储能设备20连接，功率变换电路11用于将储能设备20的放电电压进行转换后输出，或者将外部电源的供电进行转换后给储能设备20供电。
本实施例中，第一分压电路12包括第一端、第二端及分压端。第一分压电路12的第一端用于接入第一电源电压Uref1。第一分压电路12的第二端连接功率变换器10上的负直流母线N1，以仅在储能设备20正常接入功率变换器10时，通过设置于储能设备20的正直流母线P2和负直流母线N2上的第一导通电路23形成第一检测回路。第一采样电路13与第一分压电路12的分压端连接，第一采样电路13用于检测分压端的电压，并输出第一检测电压。第一控制电路14与第一采样电路13连接，第一控制电路14用于在第一检测电压不处于第一电压范围时，输出连接异常信号。
具体的，当第一分压电路12的第二端连接负直流母线N1，则在储能设备20正常接入功率变换器10时，通过设置于储能设备20的正直流母线P2和负直流母线N1上的第一导通电路23连接至正直流母线P2形成第一检测回路。
需要说明的是，在另一个实施例中，第一分压电路12的第二端可以连接功率变换器10上的正直流母线P1，以仅在储能设备20正常接入功率变换器10时，通过设置于储能设备20的正直流母线P2和负直流母线N2上的第一导通电路23形成第一检测回路。具体的，当第一分压电路12的第二端连接正直流母线P1，则在储能设备20正常接入功率变换器10时，通过设置于储能设备20的正直流母线P2和负直流母线N2上的第一导通电路23连接至负直流母线N2形成第一检测回路。
也即，在本申请中，第一分压电路12的第二端连接功率变换器10上的正直流母线P1或者负直流母线N1，通过设置于储能设备20的正直流母线P2和负直流母线N2上的第一导通电路23以形成第一检测回路。
本实施例中，功率变换器10与储能设备20连接正常时，即，功率变换器10的正直流母线P1和储能设备20的正直流母线P2连接，功率变换器10的负直流母线N1和储能设备20的负直流母线N2连接时，以使第一分压电路12、负直流母线N1、负直流母线N2、储能设备20的第一导通电路23和正直流母线P2形成第一检测回路。第一电源电压Uref1流经第一检测回路，通过第一分压电路12分压在其分压端形成处于第一电压范围内的第一检测电压，第一控制电路14根据该第一检测电压输出连接正常信号，以使功率变换器10开始工作，输出转换后的电压向储能设备20供电。
功率变换器10与储能设备20连接异常(例如未连接或反接)时，例如，功率变换器10的正直流母线P1、负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P 2、负直流母线N2未连接，或者功率变换器10的正直流母线P1与储能设备20的负直流母线N2连接，功率变换器10的负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P2连接时，第一分压电路12、第一导通电路23和正直流母线P2/负直流母线N2之间无法形成回路。第一分压电路12上没有电流经过，第一采样电路13检测到的第一检测电压为0V，第一控制电路14根据该第一检测电压输出连接异常信号，以使功率变换器10不工作，不向储能设备20供电，或者不将储能设备20中的电能进行转换进行放电。其中，控制功率变换器10不工作的方式可以通过控制功率变换器10中的开关断开实现，如此避免了功率变换器10和储能设备20之间接线异常造成系统功能异常或安全事故。其中，第一电源电压Uref1可以设置为以正直流母线P1为参考地，第一控制电路14可以选用微处理器、FPGA(Field Programmable GateArray，可编程阵列逻辑)等实现，第一分压电路12可以通过分压电阻实现。
在一实施例中，参考图3所示，功率变换器10还包括串联于正直流母线P1上的第一电源开关K0。第一电源开关K0的控制端与第一控制电路14连接，并基于第一控制电路14的控制导通或者断开。例如，当第一控制电路14输出连接正常信号时，第一电源开关K0导通，以使功率变换器10向储能设备20供电。当第一控制电路14输出连接异常信号时，可以控制第一电源开关K0断开，以使得功率变换器10停止工作，不向储能设备20供电。其中，第一电源开关K0可以选用继电器、MOS管等实现。
在一实施例中，参考图3所示，功率变换器10还包括母线电容C0、第二变压器T2、第二开关管Q2和第三导通二极管D3。母线电容C0的第一端与正直流母线P1连接，母线电容C0的第二端与负直流母线N1连接。母线电容C0用于对直流母线上的电压进行滤波处理。第二开关管Q2的第一端与负直流母线N1连接，第二开关管Q2的第二端与第二变压器T2的第一端连接，第二开关管Q2的控制端可以与第一控制电路14连接。第三导通二极管D3的阳极与正直流母线P1连接，第三导通二极管D3的阴极与第二变压器T2的第二端连接。在本实施例中，第二变压器T2、第二开关管Q2和第三导通二极管D3可以对直流母线上的电能进行升压或者降压处理向其他功能电路(例如电源电路)供电，例如可以输出辅助电源信号供功率变换器10内部的其他电路使用。
本申请的第一分压电路12在储能设备20正常接入功率变换器10时，第一分压电路12通过设置于储能设备20的正直流母线P2和负直流母线N2上的第一导通电路23连接至负直流母线N2或者正直流母线P2形成第一检测回路(第一检测回路参考图3中带箭头的虚线)，从而通过第一采样电路13检测第一分压电路12的分压端的第一检测电压。再通过第一控制电路14比较第一检测电压确定功率变换器10与储能设备20的接线状态。第一控制电路14在第一检测电压处于第一电压范围时，输出连接正常信号控制第一电源开关K0闭合，以使功率变换器10向储能设备20供电。在第一检测电压不处于第一电压范围时，输出连接异常信号控制第一电源开关K0断开，以使功率变换器10不向储能设备20供电，避免功率变换器10和储能设备20之间接线异常造成系统功能异常或安全事故，进而提高储能设备20和功率变换器10的安全性。
在一实施例中，第一电源电压Uref1以正直流母线P1为参考地；第一分压电路12的第二端连接负直流母线N1。
本实施例中，当功率变换器10与储能设备20连接正常时，功率变换器10的正直流母线P1与储能设备20的正直流母线P2对应连接，功率变换器10的负直流母线N1与储能设备20的负直流母线N2对应连接，第一分压电路12、储能设备20的第一导通电路23和正直流母线P2形成第一检测回路，使得以正直流母线P1为参考地的第一电源电压Uref1可以流经第一分压电路12和储能设备20的第一导通电路23到达正直流母线P2。当功率变换器10与储能设备20连接异常(例如未连接或反接)时，功率变换器10的正直流母线P1、负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P2、负直流母线N2未连接，或者功率变换器10的正直流母线P1与储能设备20的负直流母线N2连接，功率变换器10的负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P2连接，第一分压电路12、储能设备20的第一导通电路23和正直流母线P2之间无法形成回路。第一分压电路12上没有电流经过，第一采样电路13检测到的第一检测电压为0V，第一控制电路14根据该第一检测电压输出连接异常信号。
继续参照图3，在一实施例中，第一分压电路12包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和第一开关K1。
第一分压电阻R1的第一端用于接入第一电源电压Uref1，第一分压电阻R1的第二端与第二分压电阻R2的第一端连接构成第一分压电路12的分压端，第二分压电阻R2的第二端与负直流母线N1连接。
第一开关K1串联在第一分压电阻R1所在的支路，例如，第一开关K1的第一端与第一分压电阻R1的第二端连接，第一开关K1的第二端与第二分压电阻R2的第一端连接。第一开关K1的控制端与第一控制电路14连接。
第一控制电路14用于在进行连接状态检测时控制第一开关K1导通，在不进行连接状态检测时控制第一开关K1断开。
本实施例中，当功率变换器10与储能设备20连接正常时，如图3中带箭头的虚线所示，第一分压电路12、储能设备20的第一导通电路23和正直流母线P2形成第一检测回路。此时第一控制电路14控制第一开关K1导通进行连接状态检测，第一电源电压Uref1经过第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的分压在第一分压电路12的分压端形成第一检测电压可以用U1表示：
其中，UREF1为第一电源电压Uref1。当第一控制电路14确定该第一检测电压处于第一电压范围内时，输出正常连接信号。正常连接信号可以用于控制第一电源开关K0闭合。
其中，第一电压范围可以根据设置，
例如，设置为U1±1V。其中，第一开关K1可以选用继电器、MOS管等实现。
当功率变换器10与储能设备20连接异常(例如未连接或反接)时，第一分压电路12、储能设备20的第一导通电路23和正直流母线P2之间无法形成回路。此时第一控制电路14控制第一开关K1导通进行连接状态检测，第一分压电路12上无电流经过，第一检测电压为0V。第一控制电路14确定该第一检测电压处于第一电压范围外，输出异常连接信号。
本实施例中，通过第一分压电阻R1和第二分压电阻R2分压实现第一检测电压的检测。通过第一控制电路14控制第一开关K1在进行连接状态检测的时候导通，不进行连接状态检测的时候断开，避免第一分压电阻R1和第二分压电阻R2在不进行连接状态检测的时候也在工作，进而减少第一分压电路12的功耗。
在一个实施例中，第一分压电路12还包括二极管D4。
具体的，二极管D4的阴极与第二分压电阻R2的第一端连接，二极管D4的阳极与负直流母线N1连接。在本实施例中，二极管D4具有单向导通性，如此可以避免分压端的电流流向负直流母线N1。
在一实施例中，参考图2所示，功率变换器10还包括第二导通电路15。
第二导通电路15连接于功率变换器10的正直流母线P1和负直流母线N1之间，第二导通电路15用于导通正直流母线P1和负直流母线N1；其中，第二导通电路15的导通方向与第一导通电路23的导通方向相反设置；第二导通电路15用于提供储能设备20进行连接状态检测时所需要的导通回路。
当功率变换器10上电，而储能设备20无法供电时，可以通过功率变换器10进行连接状态检测。当储能设备20可以供电，而功率变换器10没有上电时，可以通过储能设备20进行连接状态检测。
具体地，由于第二导通电路15具有单向导通性，其导通方向与第一导通电路23的导通方向相反设置，即第二导通电路15的导通方向为正直流母线P1到负直流母线N1的方向。如此，当储能设备20与功率变换器10正常连接时，第二导通电路15可以导通，并接入储能设备20，参与储能设备20的连接状态检测，改变检测路径上的第二检测电压。当储能设备20与功率变换器10连接异常(例如未连接或反接)时，第二导通电路15无法导通，也无法接入储能设备20，不参与储能设备20的连接状态检测。储能设备20在第二检测电压处于第二电压范围时，输出连接正常信号，在第二检测电压不处于第二电压范围时，输出连接异常信号。通过设置第二导通电路15的导通方向与第一导通电路23的导通方向相反，使得第一电源电压Uref1无法从第二导通电路15经过，避免连接状态检测出错。
在一实施例中，参考图3所示，第二导通电路15包括第一导通电阻R6和第一导通二极管D1；
第一导通电阻R6的第一端与正直流母线P1连接，第一导通电阻R6的第二端与第一导通二极管D1的阳极连接，第一导通二极管D1的阴极与负直流母线N1连接。
本实施例中，在储能设备20与功率变换器10正常连接时，第一导通二极管D1导通，第一导通电阻R6接入储能设备20，参与储能设备20的连接状态检测，起到分压的作用，进而改变检测路径上的第二检测电压。通过第一导通二极管D1的阳极与第一导通电阻R6连接，第一导通二极管D1的阴极与负直流母线N1连接，利用二极管的单向导通特性实现第二导通电路15的导通方向与第一导通电路23的导通方向相反。
参照图4，本申请还提出一种储能设备20，储能设备20用于与功率变换器10连接；储能设备20包括电池包21、第二分压电路22、第一导通电路23、第二采样电路24和第二控制电路25。电池包21包括电芯模组21a和电池管理系统21b；电池管理系统21b用于控制电芯模组21a通过正直流母线P2和负直流母线N2进行充放电。
第二分压电路22包括输入端、第一输出端、第二输出端及分压端。第二分压电路22的输入端用于接入第二电源电压Uref2。第二分压电路22的第一输出端连接正直流母线P2，第二分压电路22的第二输出端连接于负直流母线N2。第二分压电路22用于在功率变换器10正常接入储能设备20时与功率变换器10上的第二导通电路15连接以改变分压端的分压值。
第一导通电路23连接至正直流母线P2和负直流母线N2之间。
第二采样电路24与第二分压电路22的分压端连接，第二采样电路24用于检测分压端的电压，并输出第二检测电压。
第二控制电路25与第二采样电路24连接，第二控制电路25用于在第二检测电压不处于第二电压范围时，输出连接异常信号。
本实施例中，第二电源电压Uref2以负直流母线N2为参考地。功率变换器10与储能设备20连接正常时，即，功率变换器10的正直流母线P1和储能设备20的正直流母线P2连接，功率变换器10的负直流母线N1和储能设备20的负直流母线N2连接，功率变换器10上的第二导通电路15接入储能设备20中，以使第二电源电压Uref2流经第二导通电路15、负直流母线N1、负直流母线N2和第二分压电路22，并通过第二导通电路15和第二分压电路22分压，在第二分压电路22的分压端形成处于第二电压范围内的第二检测电压。第二控制电路25根据该第二检测电压输出连接正常信号，以使电池管理系统21b控制电芯模组21a进行放电。
功率变换器10与储能设备20连接异常(例如未连接或反接)时，功率变换器10的正直流母线P1、负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P2、负直流母线N2未连接，或者功率变换器10的正直流母线P1与储能设备20的负直流母线N2连接，功率变换器10的负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P2连接，功率变换器10上的第二导通电路15未接入储能设备20中。第二电源电压Uref2流经第二分压电路22，通过第二分压电路22分压，在第二分压电路22的分压端形成处于第二电压范围之外的第二检测电压。第二控制电路25根据该第二检测电压输出连接异常信号，以使电池管理系统21b控制电芯模组21a不进行放电。其中，第二控制电路25可以选用微处理器、FPGA等实现，第二分压电路22可以选用电阻实现。
本申请的第二分压电路22在储能设备20正常接入功率变换器10时，通过与设置于功率变换器10上的第二导通电路15连接，改变第二分压电路22的分压端的电压值，从而通过第二采样电路24检测第二分压电路22的分压端的第二检测电压。通过第二控制电路25比较第二检测电压确定功率变换器10与储能设备20的接线状态。第二控制电路25在第二检测电压处于第二电压范围时，输出连接正常信号，以使储能设备20的电芯模组21a进行放电。在第二检测电压不处于第二电压范围时，输出连接异常信号，以使储能设备20的电芯模组21a不进行放电，避免功率变换器10和储能设备20之间接线异常造成系统功能异常或安全事故，进而提高储能设备20和功率变换器10的安全性。
参照图5，在一实施例中，第二分压电路22包括第三分压电阻R3、第四分压电阻R4、第五分压电阻R5和第二开关K2。
第三分压电阻R3的第一端用于接入第二电源电压Uref2，第三分压电阻R3的第二端与第四分压电阻R4的第一端连接，第三分压电阻R3的第二端还与正直流母线P2连接，第三分压电阻R3的第二端作为第二分压电路22的第一输出端；第四分压电阻R4的第二端与第五分压电阻R5的第一端连接，第四分压电阻R4的第二端作为第二分压电路22的分压端，第五分压电阻R5的第二端还与负直流母线N2连接，第五分压电阻R5的第二端作为第二分压电路22的第二输出端。
第二开关K2串联在第三分压电阻R3所在的支路，第二开关K2的控制端与第二控制电路25连接。
第二控制电路25用于在进行连接状态检测时控制第二开关K2导通，在不进行连接状态检测时控制第二开关K2断开。
本实施例中，电池包21的数量可以为一个或多个。当功率变换器10与储能设备20连接正常时，功率变换器10的正直流母线P1、负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P2、负直流母线N2对应连接，功率变换器10上的第二导通电路15接入储能设备20中。此时第二控制电路25控制第二开关K2导通进行连接状态检测，如图5中带箭头的虚线所示，第二电源电压Uref2流经第三分压电阻R3、第二导通电路15、负直流母线N1、负直流母线N2、第五分压电阻R5和第四分压电阻R4，再回到第三分压电阻R3的第一端，第二电源电压Uref2经过第三分压电阻R3、第一导通电阻R6、第五分压电阻R5和第四分压电阻R4的分压，在第四分压电阻R4的第二端形成第二检测电压。第二检测电压处于第二电压范围内可以是指第二检测电压满足以下算式：
其中，UREF2为第二电源电压Uref2，U2为第二检测电压，N为电池包21的数量，//表示并联(例如(R4+R5)//R6表示R4与R5串联后与R6并联之后的电阻值)。
在一些实施例中，第二电压范围的最小值可以设置为略小于第二电压范围的最大值可以设置为略大于
当功率变换器10与储能设备20连接异常(例如未连接或反接)时，功率变换器10的正直流母线P1、负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P2、负直流母线N2未连接，或者功率变换器10的正直流母线P1与储能设备20的负直流母线N2连接，功率变换器10的负直流母线N1与储能设备20的正直流母线P2连接，功率变换器10上的第二导通电路15未接入储能设备20中。此时第一控制电路14控制第二开关K2导通进行连接状态检测，第二电源电压Uref2流经第三分压电阻R3、第四分压电阻R4和第五分压电阻R5至正直流母线。第二电源电压Uref2经第三分压电阻R3、第四分压电阻R4和第五分压电阻R5的分压，在第四分压电阻R4的第二端形成第二检测电压U2：
或者其他在第二电压范围外的第二检测电压。第二控制电路25根据该第二检测电压输出连接异常信号。其中，第二开关K2可以选用继电器、MOS管等实现。
本实施例中，第三分压电阻R3、第四分压电阻R4和第五分压电阻R5的分压实现第二检测电压的检测。通过第二控制电路25控制第二开关K2在进行连接状态检测的时候导通，不进行连接状态检测的时候断开，避免第三分压电阻R3、第四分压电阻R4和第五分压电阻R5在不进行连接状态检测的时候也在工作，进而减少第二分压电路22的功耗。
在一实施例中，参考图5所示，第二分压电路22还包括第二导通二极管D2。
具体的，第二导通二极管D2的阴极与第三分压电阻R3的第二端连接，第二导通二极管D2的阳极与正直流母线P2连接。
本实施例利用二极管的单向导通特性，使得电流只能从第三分压电阻R3向正电源母线的方向流动，防止电流反向流至第三分压电阻R3，影响接线状态检测的准确性。
在一实施例中，储能设备20还包括辅助电源26；辅助电源26包括第一开关管Q1和第一变压器T1；第一变压器T1的初级绕组用于接收电芯模组21a的供电，第二控制电路25用于对开关管的通断进行控制以在第一变压器T1的次级绕组产生相应的感应电压；第一导通电路23包括开关管和第一变压器T1的初级绕组。
本实施例通过复用辅助电源26中的第一开关管Q1和第一变压器T1的初级绕组为第一导通电路23，利用储能设备20中原有的器件实现第一导通电路23，减少了电子器件的使用。
参照图6，本申请还提出一种储能系统100，储能系统100包括上述的功率变换器10和/或上述的储能设备20。
该功率变换器10和储能设备20的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本申请储能系统100中使用了上述功率变换器10和/或储能设备20，因此，本申请储能系统100的实施例包括上述功率变换器10和/或储能设备20的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种功率变换器，其特征在于，用于与储能设备连接，所述功率变换器包括：
功率变换电路，通过正直流母线和负直流母线与所述储能设备连接，用于将所述储能设备的放电电压进行转换后输出，或者将外部电源的供电进行转换后给所述储能设备供电；
第一分压电路，所述第一分压电路的第一端用于接入第一电源电压；所述第一分压电路的第二端连接所述正直流母线或者所述负直流母线，以仅在所述储能设备正常接入所述功率变换器时，通过设置于所述储能设备的正直流母线和负直流母线上的第一导通电路形成第一检测回路；
第一采样电路，与所述第一分压电路的分压端连接，用于检测所述分压端的电压，并输出第一检测电压；以及
第一控制电路，所述第一控制电路与所述第一采样电路连接，用于在所述第一检测电压不处于第一电压范围时，输出连接异常信号。
2.如权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述第一电源电压以所述正直流母线为参考地；所述第一分压电路的第二端连接所述负直流母线；所述第一导通电路在不上电状态下单向导通负直流母线至正直流母线。
3.如权利要求2所述的功率变换器，其特征在于，所述第一分压电路包括第一分压电阻、第二分压电阻和第一开关；
所述第一分压电阻的第一端用于接入所述第一电源电压，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端连接构成所述第一分压电路的分压端，所述第二分压电阻的第二端与所述负直流母线连接；
所述第一开关串联在所述第一分压电阻所在的支路，所述第一开关的控制端与所述第一控制电路连接；
所述第一控制电路用于在进行连接状态检测时控制所述第一开关导通，在不进行连接状态检测时控制所述第一开关断开。
4.如权利要求1所述的功率变换器，其特征在于，所述功率变换器还包括第二导通电路；
所述第二导通电路连接于所述正直流母线和所述负直流母线之间，用于导通所述正直流母线和所述负直流母线；其中，所述第二导通电路的导通方向与所述第一导通电路的导通方向相反设置；所述第二导通电路用于提供所述储能设备进行连接状态检测时所需要的导通回路。
5.如权利要求4所述的功率变换器，其特征在于，所述第二导通电路包括第一导通电阻和第一导通二极管；
所述第一导通电阻的第一端与所述正直流母线连接，所述第一导通电阻的第二端与所述第一导通二极管的阳极连接，所述第一导通二极管的阴极与所述负直流母线连接。
6.一种储能设备，其特征在于，用于与功率变换器连接；所述储能设备包括电池包，所述电池包包括：电芯模组和电池管理系统；所述电池管理系统用于控制所述电芯模组通过正直流母线和负直流母线进行充放电；所述储能设备还包括：
第二分压电路，所述第二分压电路的输入端用于接入第二电源电压；所述第二分压电路的第一输出端连接所述正直流母线，所述第二分压电路的第二输出端连接于所述负直流母线；所述第二分压电路用于在所述功率变换器正常接入所述储能设备时与所述功率变换器上的第二导通电路连接以改变分压端的电压值；
第一导通电路，连接至所述正直流母线和负直流母线之间；
第二采样电路，与所述第二分压电路的分压端连接，用于检测所述分压端的电压，并输出第二检测电压；
第二控制电路，所述第二控制电路与所述第二采样电路连接，用于在所述第二检测电压不处于第二电压范围时，输出连接异常信号。
7.如权利要求6所述的储能设备，其特征在于，所述第二分压电路包括第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻和第二开关；
所述第三分压电阻的第一端用于接入所述第二电源电压，所述第三分压电阻的第二端与所述第四分压电阻的第一端连接；所述第三分压电阻的第二端作为所述第二分压电路的第一输出端；所述第四分压电阻的第二端与所述第五分压电阻的第一端连接，所述第四分压电阻的第二端作为所述第二分压电路的分压端；所述第五分压电阻的第二端作为所述第二分压电路的第二输出端；
所述第二开关串联在所述第三分压电阻所在的支路，所述第二开关的控制端与所述第二控制电路连接；
所述第二控制电路用于在进行连接状态检测时控制所述第二开关导通，在不进行连接状态检测时控制所述第二开关断开。
8.如权利要求7所述的储能设备，其特征在于，所述第二分压电路还包括第二导通二极管；
所述第二导通二极管的阳极与所述第三分压电阻的第二端连接，所述第二导通二极管的阴极与所述正直流母线连接。
9.如权利要求7所述的储能设备，其特征在于，所述储能设备还包括辅助电源；所述辅助电源包括第一开关管和第一变压器；所述第一变压器的初级绕组用于接收所述电芯模组的供电，所述第二控制电路用于对所述第一开关管的通断进行控制以在所述第一变压器的次级绕组产生相应的感应电压；所述第一导通电路包括所述第一开关管和所述第一变压器的初级绕组。
10.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括如权利要求1～5任一项所述的功率变换器和/或如权利要求6～9任一项所述的储能设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202320662403.7U CN219657850U (zh) | 2023-03-28 | 2023-03-28 | 功率变换器、储能设备及储能系统 |
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