一种具有容错功能的电池储能系统的制作方法

本申请涉及新能源发电，尤其是涉及一种具有容错功能的电池储能系统。

背景技术：

1、储能系统具有对功率和能量的时间迁移能力，可以有效抑制风、光电源功率波动对电网调频和负荷跟踪的挑战，因此储能系统的可靠性非常重要。

2、储能系统在使用时都会利用到电力电子变换器，而电力电子器件被认为是电力电子变换器中相对薄弱的环节。当电力电子器件发生故障时，如果系统隔离不及时，会导致故障扩散，使整个系统崩溃。所以，实现系统容错是提高系统可靠性非常重要的一个方法。但是，现行的容错电路多数为系统的直接并联，可靠高，但成本也高。因此，如何设计一种可靠性高且成本低廉的容错系统是本领域技术人员有待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的其中一个目的在于提供一种能够降低成本且实现方式简单的具有容错功能的电池储能系统。

2、为达到上述的目的，本申请采用的技术方案为：一种具有容错功能的电池储能系统，包括依次连接的电池、dc/dc单元和三相dc/ac单元，还包括隔离模块，所述三相dc/ac单元适于通过所述隔离模块分别与所述电池以及电网进行连接；当所述三相dc/ac单元的某一相发生故障时，所述隔离模块适于将所述三相dc/ac单元的故障相输出进行断开，进而使所述三相dc/ac单元进行故障隔离的二相运行；当所述dc/dc单元发生故障时，所述隔离模块适于将所述三相dc/ac单元的其中一相输出断开作为隔离相，以使得所述三相dc/ac单元进行二相运行；所述隔离相适于通过所述隔离模块与所述电池直接进行连接，进而对故障的所述dc/dc单元进行隔离。

3、优选的，所述隔离模块包括开关单元和第一旁路单元；所述三相dc/ac单元的各相输出通过所述开关单元与所述电网进行连接；所述电池的正端与所述三相dc/ac单元的桥臂通过常开的所述第一旁路单元进行连接；当所述三相dc/ac单元的某一相发生开路故障时，所述开关单元适于将所述三相dc/ac单元的故障相与所述电网的连接断开，进而使所述三相dc/ac单元进行二相运行；当所述dc/dc单元发生开路故障时，所述开关单元适于将所述隔离相与所述电网的连接断开，进而通过所述第一旁路单元的闭合导通将所述电池的正端直接与所述隔离相进行连接。

4、优选的，当所述三相dc/ac单元的某一相发生开路故障时，所述三相dc/ac单元适于先进行驱动封锁，同时所述开关单元将所述三相dc/ac单元的故障相与所述电网的连接断开；在所述开关单元完成断开后，所述三相dc/ac单元适于将非故障相重启以进行二相运行；当所述dc/dc单元发生开路故障时，适于先所述三相dc/ac单元以及所述dc/dc单元均进行驱动封锁，同时通过所述开关单元将所述三相dc/ac单元的隔离相与所述电网断开连接；在所述开关单元完成断开后，所述三相dc/ac单元的非隔离相适于进行重启，同时将所述第一旁路单元导通。

5、优选的，所述隔离模块还包括一对第二旁路单元以及多个保险丝；所述三相dc/ac单元的正负端均通过所述第二旁路单元与所述电网进行连接；所述三相dc/ac单元的各相输出以及所述dc/dc单元的输入均连接有所述保险丝；当所述三相dc/ac单元的某一相发生短路故障时，所述三相dc/ac单元的故障相通过所述第二旁路单元形成熔断回路，进而将故障相输出对应的所述保险丝进行熔断；当所述dc/dc单元发生短路故障时，所述dc/dc单元适于通过所述第二旁路单元形成熔断回路，进而将所述dc/dc单元输入对应的所述保险丝进行熔断，同时将所述隔离相通过所述开关单元与所述电网断开连接。

6、优选的，当所述三相dc/ac单元的某一相发生短路故障时，先将所述三相dc/ac单元进行驱动封锁，以及将非故障相对应的所述开关单元断开；然后对故障相对应的所述保险丝进行熔断，并在完成熔断后重启所述三相dc/ac单元的非故障相；当所述dc/dc单元发生短路故障时，先将所述dc/dc单元以及所述三相dc/ac单元进行驱动封锁，以及将所述开关单元全部断开；然后对所述dc/dc单元对应的所述保险丝进行熔断，并在完成熔断后，将所述第一旁路单元闭合导通，以及将所述三相dc/ac单元的非隔离相对应的所述开关单元进行闭合。

7、优选的，设所述三相dc/ac单元进行二相运行时的给定电流分别为i1*和i2*，以及设所述三相dc/ac单元的有功功率环路输出为id*，无功功率环路输出为iq*；则：

8、；

9、；

10、式中，ωt表示角频率ω与时间t的乘积，即相位。

11、优选的，所述第一旁路单元包括一个晶闸管，所述电池的正端适于通过所述晶闸管与所述三相dc/ac单元的任一相桥臂进行连接。

12、优选的，所述第一旁路单元包括三个晶闸管，所述电池的正端适于通过所述晶闸管分别与所述三相dc/ac单元的三相桥臂对应进行连接。

13、优选的，所述第二旁路单元处于常开状态，所述第二旁路单元包括晶闸管，所述三相dc/ac单元的正负端分别通过对应的所述晶闸管与所述电网进行连接。

14、优选的，所述第二旁路单元还包括限流电阻，所述限流电阻与所述晶闸管串联。

15、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

16、相比较传统储能系统的单一故障容错方法，本申请可以处理dc/dc单元和三相dc/ac单元的不同故障类型，进而可以有效的提高电池储能系统的容错程度。并且，相比较传统的并联容错方式，本申请只需通过隔离模块来实现不同器件的不同类型的故障隔离，实现方式简单，且成本低廉。

技术特征：

1.一种具有容错功能的电池储能系统，包括依次连接的电池、dc/dc单元和三相dc/ac单元；其特征在于：还包括隔离模块，所述三相dc/ac单元适于通过所述隔离模块分别与所述电池以及电网进行连接；

2.如权利要求1所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：所述隔离模块包括开关单元和第一旁路单元；所述三相dc/ac单元的各相输出通过所述开关单元与电网进行连接；所述电池的正端与所述三相dc/ac单元的桥臂通过常开的所述第一旁路单元进行连接；

3.如权利要求2所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：当所述三相dc/ac单元的某一相发生开路故障时，所述三相dc/ac单元适于进行驱动封锁，同时所述开关单元将所述三相dc/ac单元的故障相与所述电网的连接断开；在所述开关单元完成断开后，所述三相dc/ac单元适于将非故障相重启以进行二相运行；

4.如权利要求2所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：所述隔离模块还包括一对第二旁路单元以及多个保险丝；所述三相dc/ac单元的正负端均通过所述第二旁路单元与所述电网进行连接；所述三相dc/ac单元的各相输出以及所述dc/dc单元的输入均连接有所述保险丝；

5.如权利要求4所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：当所述三相dc/ac单元的某一相发生短路故障时，先将所述三相dc/ac单元进行驱动封锁，以及将非故障相对应的所述开关单元断开；然后对故障相对应的所述保险丝进行熔断，并在完成熔断后重启所述三相dc/ac单元的非故障相；

6.如权利要求1-5任一项所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：设所述三相dc/ac单元进行二相运行时的给定电流分别为i1*和i2*，以及设所述三相dc/ac单元的有功功率环路输出为id*，无功功率环路输出为iq*；则：

7.如权利要求2所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：所述第一旁路单元包括一个晶闸管，所述电池的正端适于通过所述晶闸管与所述三相dc/ac单元的任一相桥臂进行连接。

8.如权利要求2所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：所述第一旁路单元包括三个晶闸管，所述电池的正端适于通过所述晶闸管分别与所述三相dc/ac单元的三相桥臂对应进行连接。

9.如权利要求4所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：所述第二旁路单元处于常开状态，所述第二旁路单元包括晶闸管，所述三相dc/ac单元的正负端分别通过对应的所述晶闸管与所述电网进行连接。

10.如权利要求9所述的具有容错功能的电池储能系统，其特征在于：所述第二旁路单元还包括限流电阻，所述限流电阻与所述晶闸管串联。

技术总结
本申请公开了一种具有容错功能的电池储能系统，包括传统电池储能系统以及隔离模块；当三相DC/AC单元的某一相发生故障时，隔离模块适于将三相DC/AC单元的故障相输出进行断开，进而使三相DC/AC单元进行故障隔离的二相运行；当DC/DC单元发生故障时，隔离模块适于将三相DC/AC单元的其中一相的输出断开作为隔离相，以使得三相DC/AC单元进行二相运行；隔离相适于通过隔离模块与电池直接进行连接，进而对故障的DC/DC单元进行隔离。本申请的有益效果：相比较传统的并联容错方式，本申请只需通过隔离模块来实现不同器件的不同类型的故障隔离，实现方式简单，且成本低廉。

技术研发人员：张文平,王一鸣,许颇,季建强
受保护的技术使用者：锦浪科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14