用于存储电能的存储系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于存储电能的存储系统(100)，具有：用于产生直流电压的能量存储器(101)；用于将直流电压转换为交流电压的转换器(103)，其经由中间回路(105)与能量存储器(101)连接；以及二极管(107)，其在中间回路(105)中与能量存储器(101)和转换器(103)在反向方向上并联连接，用于限制中间回路(105)中的电压。

Storage system for storage of electrical energy

The invention relates to a storage system for storing electrical energy (100), has used the energy storage generate DC voltage (101); used to convert the DC voltage to AC voltage converter (103), via intermediate circuit (105) and energy storage (101) connected; and a diode (107) in the middle, the circuit (105) and energy storage (101) and a converter (103) connected in parallel in the reverse direction, for limiting the intermediate circuit (105) in voltage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于存储电能的存储系统
本专利技术涉及一种用于存储电能的存储系统。
技术介绍
对存储系统的不断增加的需求要求在运行期间的高安全标准以及针对故障情况的保护机制。作为直流电压源或者直流电压汇的能量存储器与交流电网的连接经由逆变器来实现。在此，在能量存储器和逆变器之间存在直流电压中间回路，其中可能出现过电压。目前用于保护中间回路、能量存储器和逆变器的方法使用接触器，其在故障情况下断开。这些接触器通过具有合适的软件的控制器电气控制，并且在超过一定的电压水平时被触发，以防止逆变器和能量存储器损坏。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于存储电能的存储系统，通过其能够以简单的部件防止能量存储器和转换器过电压。上述技术问题通过根据独立权利要求的主题来解决。有利实施方式是从属权利要求、说明书和附图的主题。根据第一方面，上述技术问题通过用于存储电能的存储系统来解决，该存储系统具有：用于产生直流电压的能量存储器；用于将直流电压转换为交流电压的转换器，其经由中间回路与能量存储器连接；以及二极管，其在中间回路中与能量存储器和转换器在反向方向上并联连接，用于限制中间回路中的电压。由此实现了如下的技术优点：通过在能量存储器和转换器之间以并联电路使用以反向方向运行的二极管，能够无源地保护中间回路。可以省去利用电压测量对电压的监视、可控制的接触器以及具有软件的控制器。在存储系统的一个有利实施方式中，存储系统包括另一个二极管，用于限制中间回路中的电压，该另一个二极管在中间回路中与能量存储器和转换器在反向方向上并联连接。由此例如实现了如下的技术优点：使得在过电压的情况下施加在二极管上的功率减小，并且实现了冗余过电压保护。在存储系统的另一个有利实施方式中，二极管是具有p-n结的半导体二极管或者肖特基二极管。由此例如实现了如下的技术优点：能够有效地将中间回路中的过电压引走。在存储系统的另一个有利实施方式中，存储系统包括电阻，所述电阻与二极管串联连接。由此例如实现了如下的技术优点：在过电压的情况下施加的功率不完全施加在二极管上。在存储系统的另一个有利实施方式中，电阻具有0.1Ω至100Ω、优选1Ω至10Ω的大小。由此例如实现了如下的技术优点：防止二极管由于大的功率而损坏。在存储系统的另一个有利实施方式中，二极管是容许击穿电流大于60A的大电流二极管。由此例如实现了如下的技术优点：具有大电流的过电压也能够被短路，而不损坏二极管。在存储系统的另一个有利实施方式中，二极管是齐纳二极管、雪崩二极管或抑制二极管。由此例如也实现如下的技术优点：实现有效的电压稳定。在存储系统的另一个有利实施方式中，存储系统包括另外的齐纳二极管，所述另外的齐纳二极管与所述齐纳二极管串联连接。由此例如实现了如下的技术优点：提高击穿电压。在存储系统的另一个有利实施方式中，存储系统包括直流电压转换器，用于提高能量存储器的直流电压。由此例如实现了如下的技术优点：能够提高用于转换器的能量存储器的电压。在存储系统的另一个有利实施方式中，二极管包括冷却。由此例如实现了如下的技术优点：能够防止二极管由于热而损坏。在存储系统的另一个有利实施方式中，所述冷却通过二极管与冷却体接触来实现。由此例如实现了如下的技术优点：冷却能够以小的开销实现。附图说明本专利技术的实施例在附图中示出并且在下面详细描述。附图中：图1示出了存储系统的视图；以及图2示出了二极管的特征曲线。具体实施方式图1示出了用于存储电能的存储系统100的视图。存储系统100包括：用于产生直流电压的能量存储器101；用于将直流电压转换为交流电压的转换器103，其经由中间回路105与能量存储器101连接；以及二极管107，其在中间回路105中与能量存储器101和转换器103在反向方向上并联连接，用于限制中间回路105中的电压。转换器例如是用于将直流电压转换为交流电压的逆变器。由此在能量存储器101和转换器107的中间回路105中在反向方向上形成二极管107的并联电路。能量存储器101可以是机械、电气、电化学、化学能量存储器或者热存储器。机械能量存储器例如是飞轮(Flywheel)、抽水储能电站或者液压存储器。电气或者电化学能量存储器101例如是超级电容器或者电池。化学能量存储器101例如使用氢、甲烷或甲醇。与此相对，热存储器使用蒸汽、热水、PCM材料或熔融碳酸盐。在对能量进行非电气存储的情况下，借助变换装置产生直流电压。例如，如果以飞轮的运动存储能量，则可以使用发电机，以由动能产生整流的电压。中间回路105中的二极管107可以作为p-n掺杂的半导体晶体结或者作为金属半导体结(肖特基二极管)实施。二极管107也可以作为齐纳二极管实施。在这种情况下，为了实现所需的击穿电压，齐纳二极管的串联电路是有利的。转换器103例如是用于将直流电流转换为具有预先给定的频率的交流电流的逆变器或者变换器。存储系统100包括由二极管107和电阻109的组合，由此不是所有的功率都施加在二极管107上。所使用的电阻109的大小一般被确定为在1Ω和10Ω之间。该范围可以扩展到0.1Ω至1Ω以及10Ω和100Ω之间。小于0.1Ω以及大于100Ω的电阻也是可以的。二极管107用作无源过电压保护，用于限制中间回路中的电压。通过在能量存储器101和转换器103之间的并联电路中使用以反向方向运行的二极管107，可以无源地保护中间回路105。这是直至超过二极管107的击穿电压为止确保的过电压保护。在超过击穿电压时，二极管107导通，然后用作旁路电路。中间回路105或者能量存储器101中的电压不进一步上升，并且过大的电流流过二极管107。通过二极管107，不仅限制了存储系统100的最大电压，而且使得在运行中旁路电流能够通过二极管107。由此能够省去借助电压测量对电压的监视、可控制的接触器以及具有软件的控制器。因此，借助简单的部件确保了对整个系统的无源过电压保护，其不需要借助软件进行监视或者不包含机械部件。图2示出了二极管107的特征曲线，其从一定的负电压开始允许电压击穿。直到该点，二极管107几乎没有电流流过。二极管107的特征曲线包括击穿区域205、截止区域203和导通区域201。在截止区域203中，电流首先缓慢上升，直到截止电压。在击穿区域205中，在截止电压的另一侧，通过二极管107的电流突然上升。针对在能量存储系统100中的应用的缩放可以根据需要和使用领域进行。存储系统100包括将一个或多个以反向方向运行的二极管107包含到与转换器103、例如逆变器或者AC/DC转换器连接的能量存储器101的中间回路105中。容许电流大于60A的二极管107的大电流实现也是可以的，从而可以代替电阻109。由于转换器103和二极管107的瞬态特性，在达到二极管击穿电压时仅短时间地、例如短于1s地流过电流。在这种情况下，在二极管107上仅短时期地出现功率。在功率汲取较长的情况下，可以例如经由固定在二极管上的冷却体对二极管107进行冷却。一般来说，可以以串联电路使用多个二极管107，以减小施加在每个二极管107上的功率。多个二极管107的并联电路是用于减小施加在每个二极管107上的功率的另一种可能性。中间回路105中的电压一般处于500V和800V之间。然而，该电压范围可以任意地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于存储电能的存储系统(100)，具有：能量存储器(101)，用于产生直流电压；转换器(103)，用于将直流电压转换为交流电压，该转换器经由中间回路(105)与能量存储器(101)连接；以及二极管(107)，其在中间回路(105)中与能量存储器(101)和转换器(103)在反向方向上并联连接，用于限制中间回路(105)中的电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.24 DE 102015203269.81.一种用于存储电能的存储系统(100)，具有：能量存储器(101)，用于产生直流电压；转换器(103)，用于将直流电压转换为交流电压，该转换器经由中间回路(105)与能量存储器(101)连接；以及二极管(107)，其在中间回路(105)中与能量存储器(101)和转换器(103)在反向方向上并联连接，用于限制中间回路(105)中的电压。2.根据权利要求1所述的存储系统(100)，其中，存储系统(100)包括另一个二极管(107)，用于限制中间回路(105)中的电压，该另一个二极管在中间回路(105)中与能量存储器(101)和转换器(103)在反向方向上并联连接。3.根据前述权利要求中任一项所述的存储系统(100)，其中，二极管(107)是具有p-n结的半导体二极管或者肖特基二极管。4.根据前述权利要求中任一项所述的存储系统(100)，其中，存储系统(100)包括电阻(109)，所述电阻与二极管(107)串联...

【专利技术属性】
技术研发人员：C贝特津，JJ拉伯斯，H沃尔夫施密特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE