EP3248280A1 - Accumulator system for accumulating electrical energy - Google Patents

Accumulator system for accumulating electrical energy

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EP3248280A1
EP3248280A1 EP16700914.1A EP16700914A EP3248280A1 EP 3248280 A1 EP3248280 A1 EP 3248280A1 EP 16700914 A EP16700914 A EP 16700914A EP 3248280 A1 EP3248280 A1 EP 3248280A1
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EP
European Patent Office
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diode
memory system
voltage
energy
intermediate circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16700914.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christopher Betzin
Jacob Johan Rabbers
Holger WOLFSCHMIDT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3248280A1 publication Critical patent/EP3248280A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures

Definitions

  • the present invention relates to a storage system for storing electrical energy.
  • a converter for converting the DC voltage into a AC voltage which is connected via a DC link to the energy storage; and a diode reverse-connected in the intermediate circuit in parallel with the energy storage and the inverter for limiting a voltage in the intermediate circuit.
  • the memory system comprises a further diode for limiting the voltage in the intermediate circuit, which is connected in the intermediate circuit in parallel to the energy store and the inverter in the reverse direction.
  • the diode is a semiconductor diode with pn junction or a Schottky diode. This technical advantage is achieved, for example, that overvoltage in the ⁇ circular efficiently can be dissipated.
  • the memory system comprises a resistor which is connected in series with the diode.
  • the resistor has a size of 0.1 ⁇ to 100 ⁇ , preferably 1 ⁇ to 10 ⁇ . This is for example the technical advantage is achieved that damage to the diode is prevented due to high performance.
  • the diode is a high-current diode with a permissible breakdown current of greater than 60 A.
  • the technical advantage is achieved that overvoltages can be short-circuited with high currents without the diode is damaged.
  • the diode is a Zener diode, an avalanche diode or a suppressor diode. This example just ⁇ if the technical advantage achieved by the efficient voltage stabilization is achieved.
  • the memory system comprises further zener diodes, which are connected in series with the zener diode.
  • the memory system comprises a DC voltage converter for increasing the DC voltage of the energy store.
  • the technical advantage is achieved, for example, that the voltage of the energy storage for the inverter he ⁇ can be increased.
  • the diode comprises a cooling. This game, be achieved at the technical advantage ⁇ that Be ⁇ damage the diode can be prevented by heat.
  • the cooling is realized by a contact of the diode with a heat sink. As a result, for example, the technical advantage achieved that the cooling can be realized with a ge ⁇ wrestling effort.
  • Fig. 1 is a view of a memory system
  • Fig. 2 is a characteristic of a diode.
  • Fig. 1 shows a view of a memory system 100 for SpeI ⁇ Chern electrical energy.
  • the memory system 100 comprises an energy store 101 for generating a DC voltage, a converter 103 for converting the DC voltage into an AC voltage, which is connected via an intermediate circuit 105 to the energy storage 101; and a diode 107 reverse-connected in the DC link 105 in parallel with the power storage 101 and the inverter 103 to limit a voltage in the DC link 105.
  • the inverter is an inverter for converting the DC voltage to an AC voltage. This produces a parallel connection of the diode 107 in the reverse direction in the intermediate circuit 105 of the energy store 101 and of the converter 107.
  • the energy storage 101 may be a mechanical, an electrical, electrochemical, a chemical energy storage or a heat storage.
  • a mechanical energy storage is for example a flywheel (flywheel), a pumped storage power plant ⁇ or a pressure accumulator.
  • An electrical or electrochemical energy store 101 is, for example, a super-capacitor or a battery.
  • a chemical energy storage 101 uses, for example, hydrogen, methane or methanol. In contrast, uses a heat storage
  • the diode 107 in the intermediate circuit 105 can be embodied as a p-n-doped semiconductor crystal transition or as a metal-semiconductor junction (Schottky diode).
  • the diode 107 may also be designed as a Zener diode. In this case, a series connection of Zener diodes is advantageous in order to achieve the required breakdown voltage.
  • the inverter 103 is, for example, an inverter or inverter for converting the direct current into an alternating current having a predetermined frequency.
  • the memory system 100 comprises a combination of diode 107 and resistor 109, so that not the complete power is applied to the diode 107.
  • the resistor 109 used is typi cally dimensioned ⁇ between 1 ⁇ and 10 ⁇ .
  • the area may to 0.1 ⁇ to 1 ⁇ , and between 10 ⁇ and 100 ⁇ he ⁇ be got. Also possible are resistors smaller than 0.1 ⁇ and larger than 100 ⁇ .
  • the diode 107 serves as passive overvoltage protection to limit the voltage in the DC link.
  • the intermediate circuit 105 can be protected passively. This represents an overvoltage protection, which is guaranteed until the breakdown voltage of the diode 107 is exceeded.
  • the diode 107 becomes conductive and then acts as a bypass. The voltage in the intermediate circuit Zvi ⁇ 105 or energy storage 101 to rise no further, and the excessive current flows through the diode 107th
  • both the maximum voltage of the memory system 100 is limited and allows a bypass current through the diode 107 during operation.
  • an over- Monitoring the voltage by means of a voltage measurement, controllable contactors and a controller with software accounts. Therefore, a passive surge protection of the overall system is ensured by means of simple components, which must not be monitored by means of software or mechanical compo nents ⁇ includes.
  • FIG. 2 shows a characteristic of the diode 107, which allows a voltage breakdown as of a negative voltage. Up to this point, the diode 107 is almost without current flow.
  • the characteristic curve of the diode 107 comprises a breakdown region 205, a stopband 203 and a passband 201. In the stopband 203, the current rises up to the first stop
  • the memory system 100 includes incorporating one or more reverse biased diodes 107 into the intermediate circuit 105 of an energy storage 101 connected to an inverter 103, such as an inverter or AC / DC converter.
  • a Hochstrom e execution of the diode 107 with a zu ⁇ permissible current greater than 60 A is also possible, so that the resistor 109 can be replaced. Due to the transient behavior of the converter 103 and the diode 107, current only briefly reaches when the diode breakdown voltage is reached, for example, shorter than ls. In this case, only short-term performance occurs at the diode 107. In Lan ⁇ Ger power, cooling of the diode may be seen ⁇ 107 before, for example via a befes- saturated at the diode heat sink. In general, it is possible to use a plurality of diodes 107 in series in order to reduce the resulting power per diode 107. A parallel connection a plurality of diodes 107 is another way to reduce the on ⁇ falling power per diode 107.
  • the voltage in the intermediate circuit 105 is typically between 500 V and 800 V. This voltage range can, however, be extended as desired.
  • a DC-DC converter i. a DC / DC controller, are used to realize a first voltage increase of the energy storage device 101.

Abstract

The present invention relates to an accumulator system (100) for accumulating electrical energy, comprising an energy accumulator (101) for generating a direct voltage; a converter (103) for converting the direct voltage into an alternating voltage, which is connected to the energy accumulator (101) via a DC link (105); and a diode (107) which is connected in parallel with the energy accumulator (101) and the converter (103) with reverse bias so as to limit a voltage in the DC link (105).

Description

Beschreibung description
Speichersystem zum Speichern elektrischer Energie Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speichersystem zum Speichern elektrischer Energie. Storage System for Storing Electrical Energy The present invention relates to a storage system for storing electrical energy.
Der steigende Bedarf an Speichersystemen erfordert einen hohen Sicherheitsstandard während des Betriebs und Schutzmecha- nismen für den Fehlerfall. Die Verbindung eines Energiespei¬ chers als Gleichspannungsquelle oder -Senke an ein Wechsels¬ pannungsnetz wird über einen Wechselrichter realisiert. Hierbei existiert ein Gleichspannungszwischenkreis zwischen Ener¬ giespeicher und Wechselrichter, in dem Überspannungen auftre- ten können. The increasing demand for storage systems requires a high safety standard during operation and protection mechanisms for the event of an error. The compound of Energiespei ¬ Chers as a DC voltage source or sink to a change ¬ pannungsnetz is realized by an inverter. Here, a direct current link between Ener ¬ giespeicher and inverters, th occurring in the over-voltages can exist.
Derzeitige Methoden um den Zwischenkreis, um den Energiespei¬ cher und den Wechselrichter zu schützen, verwenden Schütze, die im Fehlerfall öffnen. Diese Schütze werden durch einen Controller mit passender Software elektrisch angesteuert und bei Überschreiten eines Spannungslevels ausgelöst, um sowohl eine Beschädigung des Wechselrichters als auch des Energie¬ speichers zu verhindern. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Speichersystem zum Speichern elektrischer Energie anzugeben, durch das mit einfachen Mitteln sowohl ein Energiespeicher als auch ein Umrichter vor einer Überspannung geschützt werden können. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand nach den unabhängi¬ gen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren . Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Spei¬ chersystem zum Speichern elektrischer Energie gelöst, mit einem Energiespeicher zum Erzeugen einer Gleichspannung; Current methods around the DC link to protect the energy storage device and the inverter use contactors that open in the event of a fault. These contactors are electrically controlled by a controller with suitable software and triggered when a voltage level is exceeded in order to prevent both damage to the inverter and the energy ¬ memory. It is the object of the present invention to specify a storage system for storing electrical energy, by means of which both an energy store and a converter can be protected against overvoltage by simple means. This object is achieved by an object according to the independent he ¬ gen claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, the description and the figures. According to a first aspect, the object is achieved by a SpeI ¬ chersystem for storing electrical energy, with an energy store for generating a DC voltage;
einem Umrichter zum Umrichten der Gleichspannung in eine Wechselspannung, der über einen Zwischenkreis mit dem Energiespeicher verbunden ist; und einer Diode, die in dem Zwischenkreis parallel zu dem Energiespeicher und dem Umrichter in Sperrrichtung geschaltet ist, zum Begrenzen einer Spannung in dem Zwischenkreis. Dadurch wird der technische Vorteil er¬ reicht, dass durch die Verwendung der in Sperrrichtung betriebenen Diode in Parallelschaltung zwischen Energiespeicher und Umrichter der Zwischenkreis passiv geschützt werden kann. Eine Überwachung der Spannung mit einer Spannungsmessung, steuerbaren Schützen und ein Controller mit Software können entfallen . a converter for converting the DC voltage into a AC voltage which is connected via a DC link to the energy storage; and a diode reverse-connected in the intermediate circuit in parallel with the energy storage and the inverter for limiting a voltage in the intermediate circuit. As a result, the technical advantage he ¬ ranges that can be passively protected by the use of reverse-biased diode in parallel between energy storage and inverter the DC bus. A voltage monitoring with a voltage measurement, controllable contactors and a controller with software can be omitted.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems umfasst das Speichersystem eine weitere Diode zum Begrenzen der Spannung in dem Zwischenkreis, die in dem Zwischenkreis parallel zu dem Energiespeicher und dem Umrichter in Sperrrichtung geschaltet ist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die an einer Diode an¬ fallende Leistung im Falle einer Überspannung reduziert und ein redundanter Überspannungsschutz realisiert wird. In an advantageous embodiment of the memory system, the memory system comprises a further diode for limiting the voltage in the intermediate circuit, which is connected in the intermediate circuit in parallel to the energy store and the inverter in the reverse direction. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that reduces the falling at a diode ¬ falling power in the event of an overvoltage and a redundant overvoltage protection is realized.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems ist die Diode eine Halbleiterdiode mit p-n-Übergang oder eine Schottky-Diode . Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass Überspannungen im Zwischen¬ kreis effizient abgeführt werden können. In a further advantageous embodiment of the memory system, the diode is a semiconductor diode with pn junction or a Schottky diode. This technical advantage is achieved, for example, that overvoltage in the ¬ circular efficiently can be dissipated.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems umfasst das Speichersystem einen Widerstand, der in Serie mit der Diode geschaltet ist. Dadurch wird beispiels¬ weise der technische Vorteil erreicht, dass die anfallende die Leistung im Falle einer Überspannung nicht vollständig an der Diode anfällt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems weist der Widerstand eine Größe von 0,1 Ω bis 100 Ω, vorzugsweise 1 Ω bis 10 Ω auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Beschädigung der Diode aufgrund hoher Leistung verhindert wird. In a further advantageous embodiment of the memory system, the memory system comprises a resistor which is connected in series with the diode. This example ¬ as achieved the technical advantage that the resulting performance in the event of an overvoltage not fully accumulates at the diode. In a further advantageous embodiment of the memory system, the resistor has a size of 0.1 Ω to 100 Ω, preferably 1 Ω to 10 Ω. This is for example the technical advantage is achieved that damage to the diode is prevented due to high performance.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speicher- Systems ist die Diode eine hochstromfähige Diode mit einem zulässigen Durchbruchstrom von größer als 60 A. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass auch Überspannungen mit hohen Strömen kurzgeschlossen werden können, ohne dass die Diode beschädigt wird. In a further advantageous embodiment of the storage system, the diode is a high-current diode with a permissible breakdown current of greater than 60 A. Thus, for example, the technical advantage is achieved that overvoltages can be short-circuited with high currents without the diode is damaged.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems ist die Diode eine Zener-Diode, eine Avalanche-Diode oder eine Suppressordiode . Dadurch wird beispielsweise eben¬ falls der technische Vorteil erreicht, dass eine effiziente Spannungsstabilisierung erreicht wird. In a further advantageous embodiment of the memory system, the diode is a Zener diode, an avalanche diode or a suppressor diode. This example just ¬ if the technical advantage achieved by the efficient voltage stabilization is achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems umfasst das Speichersystem weitere Zenerdioden, die in Serie mit der Zenerdiode geschaltet sind. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Durchbruchsspannung erhöht wird. In a further advantageous embodiment of the memory system, the memory system comprises further zener diodes, which are connected in series with the zener diode. As a result, for example, the technical advantage is achieved that the breakdown voltage is increased.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems umfasst das Speichersystem einen Gleichspannungswand- 1er zum Erhöhen der Gleichspannung des Energiespeichers. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Spannung des Energiespeichers für den Umrichter er¬ höht werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems umfasst die Diode eine Kühlung. Dadurch wird bei¬ spielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Be¬ schädigung der Diode durch Wärme verhindert werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Speichersystems ist die Kühlung durch einen Kontakt der Diode mit einem Kühlkörper realisiert. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Kühlung mit einem ge¬ ringen Aufwand realisiert werden kann. In a further advantageous embodiment of the memory system, the memory system comprises a DC voltage converter for increasing the DC voltage of the energy store. As a result, the technical advantage is achieved, for example, that the voltage of the energy storage for the inverter he ¬ can be increased. In a further advantageous embodiment of the storage system, the diode comprises a cooling. This game, be achieved at the technical advantage ¬ that Be ¬ damage the diode can be prevented by heat. In a further advantageous embodiment of the storage system, the cooling is realized by a contact of the diode with a heat sink. As a result, for example, the technical advantage achieved that the cooling can be realized with a ge ¬ wrestling effort.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Ansicht eines Speichersystems; und Fig. 1 is a view of a memory system; and
Fig. 2 eine Kennlinie einer Diode. Fig. 2 is a characteristic of a diode.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Speichersystems 100 zum Spei¬ chern elektrischer Energie. Das Speichersystem 100 umfasst einen Energiespeicher 101 zum Erzeugen einer Gleichspannung, einen Umrichter 103 zum Umrichten der Gleichspannung in eine Wechselspannung, der über einen Zwischenkreis 105 mit dem Energiespeicher 101 verbunden ist; und eine Diode 107, die in dem Zwischenkreis 105 parallel zu dem Energiespeicher 101 und dem Umrichter 103 in Sperrrichtung geschaltet ist, zum Begrenzen einer Spannung in dem Zwischenkreis 105. Der Umrichter ist beispielsweise ein Wechselrichter zum Umrichten der Gleichspannung in eine Wechselspannung. Dadurch entsteht eine Parallelschaltung der Diode 107 in Sperrrichtung in dem Zwi- schenkreis 105 des Energiespeichers 101 und des Umrichters 107. Fig. 1 shows a view of a memory system 100 for SpeI ¬ Chern electrical energy. The memory system 100 comprises an energy store 101 for generating a DC voltage, a converter 103 for converting the DC voltage into an AC voltage, which is connected via an intermediate circuit 105 to the energy storage 101; and a diode 107 reverse-connected in the DC link 105 in parallel with the power storage 101 and the inverter 103 to limit a voltage in the DC link 105. For example, the inverter is an inverter for converting the DC voltage to an AC voltage. This produces a parallel connection of the diode 107 in the reverse direction in the intermediate circuit 105 of the energy store 101 and of the converter 107.
Der Energiespeicher 101 kann ein mechanischer, ein elektrischer, elektrochemischer, ein chemischer Energiespeicher oder ein Wärmespeicher sein. Ein mechanischer Energiespeicher ist beispielsweise ein Schwungrad (Flywheel) , ein Pumpspeicher¬ kraftwerk oder ein Druckspeicher. Ein elektrischer oder elektrochemischer Energiespeicher 101 ist beispielsweise ein Su- perkondensator oder eine Batterie. Ein chemischer Energie- Speicher 101 verwendet beispielsweise Wasserstoff, Methan oder Methanol. Demgegenüber verwendet ein Wärmespeicher The energy storage 101 may be a mechanical, an electrical, electrochemical, a chemical energy storage or a heat storage. A mechanical energy storage is for example a flywheel (flywheel), a pumped storage power plant ¬ or a pressure accumulator. An electrical or electrochemical energy store 101 is, for example, a super-capacitor or a battery. A chemical energy storage 101 uses, for example, hydrogen, methane or methanol. In contrast, uses a heat storage
Dampf, Warmwasser, PCM-Materialen oder Carbonatschmelzen . Bei einer nicht-elektrischen Speicherung von Energie wird die Gleichspannung mithilfe einer Umwandlungsvorrichtung erzeugt. Wird beispielsweise Energie in der Bewegung eines Schwungrads gespeichert, kann ein Generator verwendet werden, um aus der Bewegungsenergie eine gleichgerichtete Spannung zu erzeugen. Steam, hot water, PCM materials or carbonate melts. In a non-electrical storage of energy is the DC voltage generated by means of a conversion device. For example, if energy is stored in the motion of a flywheel, a generator can be used to generate a rectified voltage from the kinetic energy.
Die Diode 107 im Zwischenkreis 105 kann als p-n dotierter Halbleiterkristallübergang oder als Metall-Halbleiter-Übergang (Schottky-Diode) ausgeführt werden. Die Diode 107 kann auch als Zener-Diode ausgeführt sein. In diesem Fall ist eine Serienschaltung von Zener-Dioden vorteilhaft, um die benötigte Durchbruchsspannung zu erreichen. Der Umrichter 103 ist beispielsweise ein Wechselrichter oder Inverter zum Umrichten des Gleichstroms in einen Wechselstrom mit einer vorgegebenen Frequenz . The diode 107 in the intermediate circuit 105 can be embodied as a p-n-doped semiconductor crystal transition or as a metal-semiconductor junction (Schottky diode). The diode 107 may also be designed as a Zener diode. In this case, a series connection of Zener diodes is advantageous in order to achieve the required breakdown voltage. The inverter 103 is, for example, an inverter or inverter for converting the direct current into an alternating current having a predetermined frequency.
Das Speichersystem 100 umfasst eine Kombination aus Diode 107 und Widerstand 109, damit nicht die komplette Leistung an der Diode 107 anfällt. Der eingesetzte Widerstand 109 wird typi¬ scherweise zwischen 1 Ω und 10 Ω dimensioniert. Der Bereich kann auf 0.1 Ω bis 1 Ω als auch zwischen 10 Ω und 100 Ω er¬ weitert werden. Möglich sind auch Widerstände kleiner 0.1 Ω und größer 100 Ω. The memory system 100 comprises a combination of diode 107 and resistor 109, so that not the complete power is applied to the diode 107. The resistor 109 used is typi cally dimensioned ¬ between 1 Ω and 10 Ω. The area may to 0.1 Ω to 1 Ω, and between 10 Ω and 100 Ω he ¬ be weitert. Also possible are resistors smaller than 0.1 Ω and larger than 100 Ω.
Die Diode 107 dient als passiver Überspannungsschutz, um die Spannung im Zwischenkreis zu limitieren. Durch die Verwendung einer in Sperrrichtung betriebenen Diode 107 in Parallelschaltung zwischen Energiespeicher 101 und dem Umrichter 103 kann der Zwischenkreis 105 passiv geschützt werden. Dies stellt einen Überspannungsschutz dar, der bis zum Überschrei- ten der Durchbruchsspannung der Diode 107 gewährleistet ist. Beim Überschreiten der Durchbruchsspannung wird die Diode 107 leitend und fungiert dann als Bypass. Die Spannung im Zwi¬ schenkreis 105 oder Energiespeicher 101 steigen nicht weiter an und der überhöhte Strom fließt durch die Diode 107. The diode 107 serves as passive overvoltage protection to limit the voltage in the DC link. By using a reverse-biased diode 107 in parallel between the energy storage 101 and the inverter 103, the intermediate circuit 105 can be protected passively. This represents an overvoltage protection, which is guaranteed until the breakdown voltage of the diode 107 is exceeded. When the breakdown voltage is exceeded, the diode 107 becomes conductive and then acts as a bypass. The voltage in the intermediate circuit Zvi ¬ 105 or energy storage 101 to rise no further, and the excessive current flows through the diode 107th
Durch die Diode 107 wird sowohl die Maximalspannung des Speichersystems 100 beschränkt als auch im Betrieb ein Bypass- Strom durch die Diode 107 ermöglicht. Dadurch kann eine Über- wachung der Spannung mittels einer Spannungsmessung, steuerbaren Schützen und einem Controller mit Software entfallen. Daher ist mittels einfacher Bauteile ein passiver Überspannungsschutz des Gesamtsystems gewährleistet, der nicht mit- tels Software überwacht werden muss oder mechanische Kompo¬ nenten beinhaltet. By the diode 107, both the maximum voltage of the memory system 100 is limited and allows a bypass current through the diode 107 during operation. As a result, an over- Monitoring the voltage by means of a voltage measurement, controllable contactors and a controller with software accounts. Therefore, a passive surge protection of the overall system is ensured by means of simple components, which must not be monitored by means of software or mechanical compo nents ¬ includes.
Fig. 2 zeigt eine Kennlinie der Diode 107, die ab einer ge¬ wissen negativen Spannung einen Spannungsdurchbruch erlaubt. Bis zu diesem Punkt ist die Diode 107 nahezu ohne Stromdurch- fluss. Die Kennlinie der Diode 107 umfasst einen Durchbruch- bereich 205, einen Sperrbereich 203 und einen Durchlassbereich 201. Im Sperrbereich 203 steigt der Strom bis zur FIG. 2 shows a characteristic of the diode 107, which allows a voltage breakdown as of a negative voltage. Up to this point, the diode 107 is almost without current flow. The characteristic curve of the diode 107 comprises a breakdown region 205, a stopband 203 and a passband 201. In the stopband 203, the current rises up to the first stop
Sperrspannung zunächst langsam an. Im Durchbruchbereich 205 jenseits der Sperrspannung steigt der Strom durch die Diode 107 sprungartig an. Initially, reverse voltage slowly. In the breakdown region 205 beyond the blocking voltage, the current through the diode 107 increases abruptly.
Eine Skalierung für die Anwendung in dem Energiespeichersystem 100 kann je nach Anforderungen und Einsatzgebiet durchge- führt werden. Das Speichersystem 100 umfasst eine Einbindung einer oder mehrerer in Sperrrichtung betriebenen Dioden 107 in den Zwischenkreis 105 eines Energiespeichers 101, der mit einem Umrichter 103 verbunden ist, wie beispielsweise eine Wechselrichter oder AC/DC-Wandler . A scaling for the application in the energy storage system 100 can be carried out according to requirements and area of use. The memory system 100 includes incorporating one or more reverse biased diodes 107 into the intermediate circuit 105 of an energy storage 101 connected to an inverter 103, such as an inverter or AC / DC converter.
Eine hochstromfähige Ausführung der Diode 107 mit einem zu¬ lässigen Strom größer als 60 A ist ebenfalls möglich, so dass der Widerstand 109 ersetzt werden kann. Aufgrund des tran- sienten Verhaltens des Umrichters 103 und der Diode 107 fließt bei Erreichen der Diodendurchbruchspannung nur kurzzeitig Strom, beispielsweise kürzer als ls. In diesem Fall tritt an der Diode 107 nur kurzfristig Leistung auf. Bei län¬ gerer Leistungsaufnahme kann eine Kühlung der Diode 107 vor¬ gesehen sein, beispielsweise über einen an der Diode befes- tigten Kühlkörper. Im Allgemeinen ist ein Einsatz mehrerer Dioden 107 in Serienschaltung möglich, um die anfallende Leistung pro Diode 107 zu reduzieren. Eine Parallelschaltung mehrerer Dioden 107 ist eine weitere Möglichkeit, um die an¬ fallende Leistung pro Diode 107 zu reduzieren. A Hochstromfähige execution of the diode 107 with a zu ¬ permissible current greater than 60 A is also possible, so that the resistor 109 can be replaced. Due to the transient behavior of the converter 103 and the diode 107, current only briefly reaches when the diode breakdown voltage is reached, for example, shorter than ls. In this case, only short-term performance occurs at the diode 107. In Lan ¬ Ger power, cooling of the diode may be seen ¬ 107 before, for example via a befes- saturated at the diode heat sink. In general, it is possible to use a plurality of diodes 107 in series in order to reduce the resulting power per diode 107. A parallel connection a plurality of diodes 107 is another way to reduce the on ¬ falling power per diode 107.
Die Spannung im Zwischenkreis 105 liegt typischerweise zwi- sehen 500 V und 800 V. Dieser Spannungsbereich kann jedoch beliebig erweitert werden. Vor dem Energiespeicher 101 kann ein Gleichspannungswandler, d.h. ein DC/DC-Steller, eingesetzt werden, um eine erste Spannungserhöhung des Energiespeichers 101 zu realisieren. The voltage in the intermediate circuit 105 is typically between 500 V and 800 V. This voltage range can, however, be extended as desired. A DC-DC converter, i. a DC / DC controller, are used to realize a first voltage increase of the energy storage device 101.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. All of the features explained and shown in connection with individual embodiments of the invention may be provided in different combinations in the article according to the invention in order to simultaneously realize their advantageous effects.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht be- schränkt. The scope of the present invention is defined by the claims and is not limited by the features illustrated in the description or shown in the figures.

Claims

Patentansprüche claims
1. Speichersystem (100) zum Speichern elektrischer Energie, mit : A memory system (100) for storing electrical energy, comprising:
einem Energiespeicher (101) zum Erzeugen einer Gleichspannung; an energy storage device (101) for generating a DC voltage;
einem Umrichter (103) zum Umrichten der Gleichspannung in eine Wechselspannung, der über einen Zwischenkreis (105) mit dem Energiespeicher (101) verbunden ist; und a converter (103) for converting the DC voltage into an AC voltage which is connected via an intermediate circuit (105) to the energy store (101); and
einer Diode (107), die in dem Zwischenkreis (105) parallel zu dem Energiespeicher (101) und dem Umrichter (103) in Sperrrichtung geschaltet ist, zum Begrenzen einer Spannung in dem Zwischenkreis (105). a diode (107) reverse-connected in the intermediate circuit (105) in parallel with the energy storage device (101) and the inverter (103) for limiting a voltage in the intermediate circuit (105).
2. Speichersystem (100) nach Anspruch 1, wobei das Speichersystem (100) eine weitere Diode (107) zum Begrenzen der Spannung in dem Zwischenkreis (105) umfasst, die in dem Zwischen¬ kreis (105) parallel zu dem Energiespeicher (101) und dem Um¬ richter (103) in Sperrrichtung geschaltet ist. 2. Memory system (100) according to claim 1, wherein the memory system (100) comprises a further diode (107) for limiting the voltage in the intermediate circuit (105) in the intermediate ¬ circle (105) parallel to the energy storage (101). and the Um ¬ judge (103) is connected in the reverse direction.
3. Speichersystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Diode (107) eine Halbleiterdiode mit p-n- Übergang oder eine Schottky-Diode ist. The memory system (100) of any one of the preceding claims, wherein the diode (107) is a p-n junction semiconductor diode or a Schottky diode.
4. Speichersystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Speichersystem (100) einen Widerstand (109) umfasst, der in Serie mit der Diode (107) geschaltet ist. The memory system (100) of any one of the preceding claims, wherein the memory system (100) comprises a resistor (109) connected in series with the diode (107).
5. Speichersystem (100) nach Anspruch 4, wobei der Widerstand (109) eine Größe von 0,1 Ω bis 100 Ω, vorzugsweise 1 Ω bis5. memory system (100) according to claim 4, wherein the resistor (109) has a size of 0.1 Ω to 100 Ω, preferably 1 Ω to
10 Ω aufweist. 10Ω.
6. Speichersystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Diode (107) eine hochstromfähige Diode mit einem zulässigen Durchbruchstrom von größer als 60 A ist. A memory system (100) according to any one of the preceding claims, wherein the diode (107) is a high current capable diode having a permissible breakdown current greater than 60A.
7. Speichersystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Diode (107) eine Zener-Diode, eine Avalanche- Diode oder eine Suppressordiode ist. 7. memory system (100) according to any one of the preceding claims, wherein the diode (107) is a Zener diode, an avalanche diode or a suppressor diode.
8. Speichersystem (100) nach Anspruch 7, wobei das Speichersystem (100) weitere Zenerdioden umfasst, die in Serie mit der Zenerdiode (107) geschaltet sind. The memory system (100) of claim 7, wherein the memory system (100) includes other zener diodes connected in series with the zener diode (107).
9. Speichersystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprü- che, wobei das Speichersystem (100) einen Gleichspannungs¬ wandler zum Erhöhen der Gleichspannung des Energiespeichers (101) umfasst. 9. memory system (100) according to one of the preceding claims, wherein the memory system (100) comprises a DC voltage ¬ converter for increasing the DC voltage of the energy store (101).
10. Speichersystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprü- che, wobei die Diode (107) eine Kühlung umfasst. 10. Storage system (100) according to one of the preceding claims, wherein the diode (107) comprises a cooling.
11. Speichersystem (100) nach Anspruch 10, wobei die Kühlung durch einen Kontakt der Diode (107) mit einem Kühlkörper realisiert ist. 11. Storage system (100) according to claim 10, wherein the cooling is realized by a contact of the diode (107) with a heat sink.
12. Speichersystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Speichersystem (100) weitere Dioden umfasst, die parallel geschaltet sind. The memory system (100) of any one of the preceding claims, wherein the memory system (100) comprises further diodes connected in parallel.
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