CN219960129U - 一种黑启动系统及储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种黑启动系统及储能系统，该黑启动系统包括：外接电源、高压箱、电池管理单元、变流器和变流器管理单元，其中，高压箱与电池管理单元通信连接，高压箱用于接收黑启动指令并输出黑启动指令至电池管理单元；外接电源的输出端连接到电池管理单元的电能输入端和变流器管理单元的电能输入端；电池管理单元与变流器管理单元通信连接，电池管理单元用于输出启动信号至变流器管理单元；变流器管理单元与变流器通信连接，变流器管理单元用于驱动变流器。通过上述方式，本实用新型实施例能够加强电池管理单元和变流器管理单元的供电稳定性，并且能够使系统的黑启动更加透明，启动更加快速和灵活。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及储能领域，特别是涉及一种黑启动系统及储能系统。
背景技术
传统的储能系统在系统离网时，通过利用自身电池的优势，为黑启动提供电源。传统的储能系统包括电池箱系统和变流器系统，电池箱系统包含电池簇、高压箱和电池管理单元，变流器系统包含变流器和变流器管理单元。
通过利用电池簇电能转换成电池箱所需的低压电，使电池箱中的电池管理单元得电运行，收到黑启动指令后，控制高压盒闭合主电路，同时把指令传送到变流器管理单元，主电路通电，变流器管理单元得电开始工作，接收来自电池管理单元的信息，开始自我检测并驱使变流器启动，进而启动整个系统，主回路整体接通；此方式变流器管理单元的供电、通讯等相对滞后，整体系统的黑启动缓慢及稳定性差。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种黑启动系统，包括：外接电源、高压箱、电池管理单元、变流器和变流器管理单元，其中，所述高压箱与所述电池管理单元通信连接，所述高压箱用于接收黑启动指令并输出所述黑启动指令至所述电池管理单元；所述外接电源的输出端连接到所述电池管理单元的电能输入端和所述变流器管理单元的电能输入端；所述电池管理单元与所述变流器管理单元通信连接，所述电池管理单元用于接收所述黑启动指令后输出启动信号至所述变流器管理单元；所述变流器管理单元与所述变流器通信连接，所述变流器管理单元用于驱动所述变流器。
在一些实施例中，所述外接电源包括直流电源或交流电源。
在一些实施例中，当所述外接电源为直流电源时，所述黑启动系统还包括：第一电压转换单元，其中，所述第一电压转换单元的输入端连接至所述外接电源的输出端；所述第一电压转换单元的输出端连接至所述电池管理单元的电能输入端和所述变流器管理单元的电能输入端；所述第一电压转换单元用于将所述外接电源输出的直流电压转换为以供所述电池管理单元和所述变流器管理单元工作的直流工作电压。
在一些实施例中，当所述外接电源为交流电源时，所述黑启动系统还包括：第一整流单元，其中，所述第一整流单元的输入端连接至所述外接电源的输出端；所述第一整流单元的输出端连接至所述电池管理单元的电能输入端和所述变流器管理单元的电能输入端；所述第一整流单元用于将所述外接电源输出的交流电压转换为以供所述电池管理单元和所述变流器管理单元工作的直流工作电压。
在一些实施例中，所述黑启动系统还包括：不间断电源和第二整流单元，其中，所述不间断电源的输入端连接至所述外接电源的输出端，所述不间断电源的输出端连接至所述第二整流单元的输入端；所述第二整流单元的输出端连接至所述电池管理单元的电能输入端和所述变流器管理单元的电能输入端；所述第二整流单元用于将所述不间断电源输出的交流电压转换为以供所述电池管理单元和所述变流器管理单元工作的直流工作电压。
在一些实施例中，所述黑启动系统还包括：电池簇，其中，所述电池簇的输出端连接至所述高压箱的电能输入端，所述电池簇用于输出电池电压至所述高压箱；所述高压箱的电能输出端连接至所述变流器的输入端；所述电池管理单元接收黑启动指令后，闭合所述高压箱内的开关，所述高压箱输出电池电压。
在一些实施例中，所述黑启动系统还包括：第二电压转换单元和控制开关，其中，所述控制开关的一端与电池簇的输出端连接，所述控制开关的另一端与所述第二电压转换单元的输入端连接；
所述第二电压转换单元的输出端与所述电池管理单元的电能输入端连接；所述第二电压转换单元用于将电池簇的电池电压转换为所述电池管理单元的直流工作电压。
在一些实施例中，所述黑启动系统还包括：第三电压转换单元，其中，所述第三电压转换单元串联在所述高压箱的电能输出端和所述变流器管理单元的电能输入端之间；所述第三电压转换单元用于将电池簇的电池电压转换为所述变流器管理单元的直流工作电压。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种储能系统，包括：变压器，以及如上所述的黑启动系统；所述变流器与所述变压器电连接。
本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例能够加强电池管理单元和变流器管理单元的供电稳定性，并且能够使系统的黑启动更加透明，启动更加快速和灵活。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的第一种黑启动系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的第二种黑启动系统的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的第三种黑启动系统的结构示意图；
图4是本实用新型实施例提供的第四种黑启动系统的结构示意图；
图5是本实用新型实施例提供的一种储能系统的结构示意图；
图6是本实用新型实施例提供的一种黑启动方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为解决储能系统的黑启动缓慢以及稳定性差的问题，本实用新型实施方式提供了一种黑启动系统，请参阅图1，图1为本申请实施方式所提供的第一种黑启动系统的结构示意图，该黑启动系统包括电池簇110、高压箱120、第二电压转换单元130、电池管理单元140、控制开关150、变流器210、第三电压转换单元220、变流器管理单元230和外接电源310，其中，
电池簇110的输出端连接至高压箱120的电能输入端，电池簇110用于输出电池电压至高压箱120，以及通过控制开关150输出电池电压至第二电压转换单元130；高压箱120的电能输出端分别连接至第三电压转换单元220的输入端和变流器210的输入端。
第二电压转换单元130的输出端连接至电池管理单元140的电能输入端，第三电压转换单元220的输出端均连接至变流器管理单元230的电能输入端。
高压箱120用于在接收到黑启动指令后输出电池电压至变流器210的输入端以及第三电压转换单元220，以使第三电压转换单元220输出以使变流器管理单元230工作的直流工作电压。
高压箱120与电池管理单元140通信连接，高压箱120还用于接收黑启动指令并输出黑启动指令至电池管理单元140；电池管理单元140与变流器管理单元230通信连接，电池管理单元140用于接收黑启动指令后输出启动信号至变流器管理单元230。
外接电源310的输出端分别连接到电池管理单元140的电能输入端和变流器管理单元230的电能输入端。
需要说明的是，在本实施例中，外接电源310为直流电源。
变流器管理单元230与变流器通信连接，变流器管理单元230在接收到黑启动指令后驱动变流器启动。
在另一些实施例中，图2为本申请实施方式所提供的第二种黑启动系统的结构示意图，该黑启动系统包括电池簇110、高压箱120、第二电压转换单元130、电池管理单元140、控制开关150、变流器210、第三电压转换单元220、变流器管理单元230、外接电源310和第一电压转换单元320，其中，
电池簇110的输出端连接至高压箱120的电能输入端，电池簇110用于输出电池电压至高压箱120，以及通过控制开关150输出电池电压至第二电压转换单元130；高压箱120的电能输出端分别连接至第三电压转换单元220的输入端和变流器210的输入端。
第二电压转换单元130的输出端连接至电池管理单元140的电能输入端，第三电压转换单元220的输出端均连接至变流器管理单元230的电能输入端。
高压箱120用于在接收到黑启动指令后输出电池电压至变流器210的输入端以及第三电压转换单元220，以使第三电压转换单元220输出以使变流器管理单元230工作的直流工作电压。
高压箱120与电池管理单元140通信连接，高压箱120还用于接收黑启动指令并输出黑启动指令至电池管理单元140；电池管理单元140与变流器管理单元230通信连接，电池管理单元140用于接收黑启动指令后输出启动信号至变流器管理单元230。
外接电源310的输出端连接到第一电压转换单元320的输入端，第一电压转换单元320的输出端连接至电池管理单元140的电能输入端和变流器管理单元230的电能输入端。
需要说明的是，在本实施例中，外接电源310为直流电源。
第一电压转换单元320用于将外接电源310输出的直流电压转换为以供电池管理单元140和变流器管理单元230工作的直流工作电压。
变流器管理单元230与变流器通信连接，变流器管理单元230在接收到黑启动指令后驱动变流器启动。
上述实施例是基于外接电源为直流电源的情况下所提出的，在外接电源为交流电源的情况下，本实用新型实施方式还提供了第三种黑启动系统，其结构示意图如图3所示，该黑启动系统包括电池簇110、高压箱120、第二电压转换单元130、电池管理单元140、控制开关150、变流器210、第三电压转换单元220、变流器管理单元230、外接电源310和第一整流单元330，其中，
电池簇110的输出端连接至高压箱120的电能输入端，电池簇110用于输出电池电压至高压箱120，以及通过控制开关150输出电池电压至第二电压转换单元130；高压箱120的电能输出端分别连接至第三电压转换单元220的输入端和变流器210的输入端。
第二电压转换单元130的输出端连接至电池管理单元140的电能输入端，第三电压转换单元220的输出端均连接至变流器管理单元230的电能输入端。
高压箱120用于在接收到黑启动指令后输出电池电压至变流器210的输入端以及第三电压转换单元220，以使第三电压转换单元220输出以使变流器管理单元230工作的直流工作电压。
高压箱120与电池管理单元140通信连接，高压箱120还用于接收黑启动指令并输出黑启动指令至电池管理单元140；电池管理单元140与变流器管理单元230通信连接，电池管理单元140用于接收黑启动指令后输出启动信号至变流器管理单元230。
外接电源310的输出端连接到第一整流单元330的输入端，第一整流单元330的输出端连接至电池管理单元140的电能输入端和变流器管理单元230的电能输入端。
需要说明的是，在本实施例中，外接电源310为交流电源。
具体地，外接电源310为工频交流电AC。
第一整流单元330用于将外接电源310输出的交流电压转换为以供电池管理单元140和变流器管理单元230工作的直流工作电压。
变流器管理单元230与变流器210通信连接，变流器管理单元230在接收到黑启动指令后驱动变流器210启动。
此外，为满足外接电源断电的情况下，储能系统的黑启动功能不受影响，本实用新型实施方式提供了第四种黑启动系统，该黑启动系统相对于第三种黑启动系统新增了不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)其结构示意图如图4所示，该黑启动系统包括电池簇110、高压箱120、第二电压转换单元130、电池管理单元140、控制开关150、变流器210、第三电压转换单元220、变流器管理单元230、外接电源310、第一整流单元330、不间断电源340和第二整流单元350，其中，
电池簇110的输出端连接至高压箱120的电能输入端，电池簇110用于输出电池电压至高压箱120，以及通过控制开关150输出电池电压至第二电压转换单元130；高压箱120的电能输出端分别连接至第三电压转换单元220的输入端和变流器210的输入端。
第二电压转换单元130的输出端连接至电池管理单元140的电能输入端，第三电压转换单元220的输出端均连接至变流器管理单元230的电能输入端。
高压箱用于在接收到黑启动指令后输出电池电压至变流器210的输入端以及第三电压转换单元220，以使第三电压转换单元220输出以使变流器管理单元230工作的直流工作电压。
高压箱120与电池管理单元140通信连接，高压箱120还用于接收黑启动指令并输出黑启动指令至电池管理单元140；电池管理单元140与变流器管理单元230通信连接，电池管理单元140用于接收黑启动指令后输出启动信号至变流器管理单元230。
外接电源310的输出端连接到第一整流单元330的输入端，第一整流单元330的输出端连接至电池管理单元140的电能输入端和变流器管理单元230的电能输入端。
需要说明的是，在本实施例中，外接电源310为交流电源。
具体地，外接电源310为工频交流电AC。
第一整流单元330用于将外接电源310输出的交流电压转换为以供电池管理单元140和变流器管理单元230工作的直流工作电压。
不间断电源340的输入端连接至外接电源310的输出端，不间断电源340的输出端连接至第二整流单元350的输入端；第二整流单元350的输出端连接至电池管理单元140的电能输入端和变流器管理单元230的电能输入端。
不间断电源是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。
在外接电源310断电的情况下，不间断电源340能够通过将机内的电池的直流电能通过逆变器转换为交流电输出至第二整流单元350。
第二整流单元350用于将不间断电源340输出的交流电压转换为以供电池管理单元140和变流器管理单元230工作的直流工作电压。
变流器管理单元230与变流器210通信连接，变流器管理单元230在接收到黑启动指令后驱动变流器210启动。
通过上述实施方式，本实用新型能够加强电池管理单元和变流器管理单元的供电稳定性，并且能够使系统的黑启动更加透明，启动更加快速和灵活。
基于上述的第三种黑启动系统，本实用新型实施方式还提供了一种储能系统，其结构示意图如图5所示，该储能系统包括上述的黑启动系统100和变压器200，其中黑启动系统100的变流器与变压器210电连接，黑启动系统100内的连接关系在上述实施例已有说明，在此不做赘述。
需要说明的是，上述的任意一种黑启动系统都可以结合变压器以组成储能系统，本实施例仅以第二种黑启动系统为例说明。
基于上述的储能系统，本申请实施方式还提供了一种黑启动方法，其流程示意图如图6所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S100：提供黑启动指令。
具体地，通过按下高压箱的启动按钮以提供黑启动指令，黑启动指令通过高压箱发送至电池管理单元。
步骤S200：电池管理单元接收黑启动指令。
步骤S210：判断是否满足第一启动条件。
具体地，电池管理单元接收黑启动指令后，判断是否满足预设的第一启动条件，即判断电池簇电池的状态以及电池系统各方面的检测信号是否满足启动所需的条件，以使电池管理单元无法正常工作；若否，则执行步骤S220；若是，则执行步骤S230。
步骤S220：启动失败。
步骤S230：闭合高压箱主回路开关。
具体地，高压箱导通电池簇与变流器管理单元之间的连接。
步骤S300：变流器管理单元接收电池管理单元的启动信号。
步骤S310：判断是否满足第二启动条件。
具体地，变流器管理单元接收到来自电池管理单元的启动信号后，判断是否满足预设的第二条件，即判断高压箱输出端的电能状态以及变流器系统各方面的检测信号是否满足启动所需的条件；若否，则执行步骤S320；若是，则执行步骤S330。
步骤S320：启动失败。
步骤S330：变流器管理单元驱动变流器工作。
需要说明的是，在基于上述的储能系统的前提下，电池管理单元和变流器管理单元并不需要电池簇供电，而是在接收到黑启动指令之前，就已经通过外接电源同时保持得电工作得状态，并且提前准备好相应得自检程序以及启动程序。
需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种黑启动系统，其特征在于，所述黑启动系统包括：外接电源、高压箱、电池管理单元、变流器和变流器管理单元，其中，
所述高压箱与所述电池管理单元通信连接，所述高压箱用于接收黑启动指令并输出所述黑启动指令至所述电池管理单元；
所述外接电源的输出端连接到所述电池管理单元的电能输入端和所述变流器管理单元的电能输入端；
所述电池管理单元与所述变流器管理单元通信连接，所述电池管理单元用于接收所述黑启动指令后输出启动信号至所述变流器管理单元；
所述变流器管理单元与所述变流器通信连接，所述变流器管理单元用于驱动所述变流器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外接电源包括直流电源或交流电源。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述外接电源为直流电源时，所述黑启动系统还包括：第一电压转换单元，其中，
所述第一电压转换单元的输入端连接至所述外接电源的输出端；
所述第一电压转换单元的输出端连接至所述电池管理单元的电能输入端和所述变流器管理单元的电能输入端；
所述第一电压转换单元用于将所述外接电源输出的直流电压转换为以供所述电池管理单元和所述变流器管理单元工作的直流工作电压。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当所述外接电源为交流电源时，所述黑启动系统还包括：第一整流单元，其中，
所述第一整流单元的输入端连接至所述外接电源的输出端；
所述第一整流单元的输出端连接至所述电池管理单元的电能输入端和所述变流器管理单元的电能输入端；
所述第一整流单元用于将所述外接电源输出的交流电压转换为以供所述电池管理单元和所述变流器管理单元工作的直流工作电压。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：不间断电源和第二整流单元，其中，
所述不间断电源的输入端连接至所述外接电源的输出端，所述不间断电源的输出端连接至所述第二整流单元的输入端；
所述第二整流单元的输出端连接至所述电池管理单元的电能输入端和所述变流器管理单元的电能输入端；
所述第二整流单元用于将所述不间断电源输出的交流电压转换为以供所述电池管理单元和所述变流器管理单元工作的直流工作电压。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：电池簇，其中，
所述电池簇的输出端连接至所述高压箱的电能输入端，所述电池簇用于输出电池电压至所述高压箱；
所述高压箱的电能输出端连接至所述变流器的输入端；
所述电池管理单元接收黑启动指令后，闭合所述高压箱内的开关，所述高压箱输出电池电压。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：第二电压转换单元和控制开关，其中，
所述控制开关的一端与电池簇的输出端连接，所述控制开关的另一端与所述第二电压转换单元的输入端连接；
所述第二电压转换单元的输出端与所述电池管理单元的电能输入端连接；
所述第二电压转换单元用于将电池簇的电池电压转换为所述电池管理单元的直流工作电压。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：第三电压转换单元，其中，
所述第三电压转换单元串联在所述高压箱的电能输出端和所述变流器管理单元的电能输入端之间；
所述第三电压转换单元用于将电池簇的电池电压转换为所述变流器管理单元的直流工作电压。
9.一种储能系统，其特征在于，包括：
变压器，
以及如权利要求1-8任一项所述的黑启动系统；
所述变流器与所述变压器电连接。
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