儲能系統及其故障隔離方法與流程

本申請涉及儲能，特別是涉及一種儲能系統及其故障隔離方法。

背景技術：

1、現有的儲能系統中，由于dc/dc變換器的輸出端串聯在電池簇回路中，當儲能系統發生直流母線側短路、電池簇內短路等故障時，若不采取有效的保護和故障隔離策略，將導致dc/dc變換器燒毀，甚至導致更為嚴重的故障發生；目前，針對上述問題，通過在dc/dc變換器輸入側串聯固態開關igbt，實現在出現短路故障的情況下，通過關斷固態開關igbt（insulated?gate?bipolar?transistor，絕緣柵雙極型晶體管）進行保護。

2、然而，固態開關igbt串聯在回路中時損耗較大，也存在成本較高的問題。

技術實現思路

1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠降低故障隔離成本的儲能系統及其故障隔離方法。

2、第一方面，本申請提供了一種儲能系統，儲能系統包括控制器、第一熔斷裝置、第二熔斷裝置、可控硅、功率變換器和電池簇，控制器分別連接可控硅和功率變換器；

3、功率變換器包括功率變換電路、輸出電容、低壓開關器件和功率器件；控制器分別連接功率變換電路和低壓開關器件，第一熔斷裝置的一端連接電池簇的公共直流母線，第二熔斷裝置的一端連接電池簇的公共直流母線，功率變換電路的第三端口通過低壓開關器件分別連接至功率器件的一端和輸出電容的一端，功率變換電路的第四端口分別連接功率器件的另一端和輸出電容的另一端，輸出電容的兩端并聯有可控硅；

4、其中，功率變換電路的第一端口連接第一熔斷裝置的另一端，功率變換電路的第二端口連接第二熔斷裝置的另一端；或，功率變換電路的第一端口和功率變換電路的第二端口分別連接至一電源的兩端；

5、輸出電容的一端通過電池簇連接至第一熔斷裝置的另一端，輸出電容的另一端連接第二熔斷裝置的另一端，或者，輸出電容的一端連接第一熔斷裝置的另一端，輸出電容的另一端通過電池簇連接至第二熔斷裝置的另一端。

6、在其中一個實施例中，可控硅包括單向可控硅；

7、單向可控硅的陽極分別連接功率器件的一端、輸出電容的一端，單向可控硅的陽極通過低壓開關器件連接至功率變換電路的第三端口，單向可控硅的陰極分別連接功率變換電路的第四端口、功率器件的另一端和輸出電容的另一端；

8、其中，單向可控硅的陽極還通過電池簇連接至第一熔斷裝置的另一端，或者，單向可控硅的陰極還通過電池簇連接至第二熔斷裝置的另一端。

9、在其中一個實施例中，低壓開關器件包括低壓mos管；

10、低壓mos管的柵極連接控制器，低壓mos管的漏極連接功率變換電路的第三端口，低壓mos管的源極分別連接功率器件的一端、輸出電容的一端和可控硅的一端；

11、其中，低壓mos管的源極還通過電池簇連接至第一熔斷裝置的另一端，或者，低壓mos管的源極還依次通過輸出電容和電池簇連接至第二熔斷裝置的另一端。

12、在其中一個實施例中，功率器件包括功率二極管；

13、功率二極管的陰極分別連接輸出電容的一端和可控硅的一端，功率二極管的陰極通過低壓開關器件連接至功率變換電路的第三端口，功率二極管的陽極分別連接功率變換電路的第四端口、輸出電容的另一端和可控硅的另一端；

14、其中，功率二極管的陰極還通過電池簇連接至第一熔斷裝置的另一端，或者，功率二極管的陽極還通過電池簇連接至第二熔斷裝置的另一端。

15、在其中一個實施例中，電源包括直流電源和交流電源。

16、第二方面，本申請還提供了一種儲能系統的故障隔離方法，方法應用于上述的儲能系統中的控制器；方法包括：

17、獲取電池簇的公共直流母線的第一電壓，以及電池簇的第二電壓；

18、若基于第一電壓確認儲能系統處于第一故障狀態，則指示功率變換電路封波，并記錄持續時長，獲取流經低壓開關器件的電流數值，在電流數值大于或等于第一保護閾值或持續時長達到預設時長的情況下，控制低壓開關器件斷開；其中，持續時長用于表征功率變換電路封波至低壓開關器件斷開之間的時長；

19、若依據第二電壓確認儲能系統處于第二故障狀態，則指示功率變換電路封波，并獲取輸出電容的電壓數值，在電壓數值大于或等于第二保護閾值的情況下，控制可控硅導通。

20、在其中一個實施例中，基于第一電壓確認儲能系統處于第一故障狀態，包括：

21、若第一電壓小于第一數值，確認儲能系統處于第一故障狀態。

22、在其中一個實施例中，基于第一電壓確認儲能系統處于第一故障狀態，包括：

23、若第一電壓的變化程度大于或等于第一程度閾值，確認儲能系統處于第一故障狀態。

24、在其中一個實施例中，依據第二電壓確認儲能系統處于第二故障狀態，包括：

25、若第二電壓小于第二數值，確認儲能系統處于第二故障狀態。

26、在其中一個實施例中，依據第二電壓確認儲能系統處于第二故障狀態，包括：

27、若第二電壓的變化程度大于或等于第二程度閾值，確認儲能系統處于第二故障狀態。

28、上述儲能系統及其故障隔離方法，通過在儲能系統中設置有控制器、第一熔斷裝置、第二熔斷裝置、可控硅、功率變換器和電池簇，以及在功率變換器中增設低壓開關器件和功率器件，其中，第一熔斷裝置的一端連接電池簇的公共直流母線，第二熔斷裝置的一端連接電池簇的公共直流母線，功率變換電路的第三端口通過低壓開關器件分別連接至功率器件的一端和輸出電容的一端，功率變換電路的第四端口分別連接功率器件的另一端和輸出電容的另一端，輸出電容的兩端并聯有可控硅，功率變換電路的第一端口連接第一熔斷裝置的另一端，功率變換電路的第二端口連接第二熔斷裝置的另一端；或，功率變換電路的第一端口和功率變換電路的第二端口分別連接至一電源的兩端，以及，輸出電容的一端通過電池簇連接至第一熔斷裝置的另一端，輸出電容的另一端連接第二熔斷裝置的另一端，或者，輸出電容的一端連接第一熔斷裝置的另一端，輸出電容的另一端通過電池簇連接至第二熔斷裝置的另一端，以實現對于儲能系統的故障隔離；本申請通過在儲能系統發生故障的情況下，借助可控硅、低壓開關器件和功率器件進行過流保護，最終使得第一熔斷裝置或第二熔斷裝置熔斷，實現故障隔離，相較于傳統方法中采用的固態開關igbt，可控硅、低壓開關器件和功率器件所需的成本較低，且可控硅和功率器件在儲能系統正常運行時無損耗，降低了故障隔離成本。

技術特征：

1.一種儲能系統，其特征在于，所述儲能系統包括控制器、第一熔斷裝置、第二熔斷裝置、可控硅、功率變換器和電池簇，所述控制器分別連接所述可控硅和所述功率變換器；

2.根據權利要求1所述的儲能系統，其特征在于，所述可控硅包括單向可控硅；

3.根據權利要求1所述的儲能系統，其特征在于，所述低壓開關器件包括低壓mos管；

4.根據權利要求1所述的儲能系統，其特征在于，所述功率器件包括功率二極管；

5.根據權利要求1所述的儲能系統，其特征在于，所述電源包括直流電源和交流電源。

6.一種儲能系統的故障隔離方法，其特征在于，所述方法應用于權利要求1或5任一項所述的儲能系統中的控制器；所述方法包括：

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一電壓確認所述儲能系統處于第一故障狀態，包括：

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一電壓確認所述儲能系統處于第一故障狀態，包括：

9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述依據所述第二電壓確認所述儲能系統處于第二故障狀態，包括：

10.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述依據所述第二電壓確認所述儲能系統處于第二故障狀態，包括：

技術總結
本申請涉及一種儲能系統及其故障隔離方法；通過在儲能系統中設置有連接在電池簇與公共直流母線之間的第一熔斷裝置、第二熔斷裝置，并聯在功率變換器的輸出電容兩端的可控硅，以及在功率變換器中增設低壓開關器件和功率器件，其中，功率變換電路的第三端口通過低壓開關器件分別連接至功率器件的一端和輸出電容的一端，功率變換電路的第四端口分別連接功率器件的另一端和輸出電容的另一端；采用本儲能系統能夠在儲能系統發生故障的情況下，借助可控硅、低壓開關器件和功率器件進行過流保護，最終使得第一熔斷裝置或第二熔斷裝置熔斷，實現故障隔離，且可控硅和功率器件在儲能系統正常運行時無損耗，降低了故障隔離成本。

技術研發人員：易斌,陳建福,韓貞,黃遠勝,郭庚銳
受保護的技術使用者：廣東新型儲能國家研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21