一种电能变换与控制装置以及具有该装置的储能系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电能变换与控制装置，包括：电能变换单元，其被配置为执行电能变换；储能电池组连接端，其被配置为连接储能电池组；保险装置，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中以保护电能变换与控制装置免受过大电流的损害；直流断路器，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中；主接触器，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中；以及控制模块，其被配置为电能变换单元控制与储能电池组监测与管理操作。本发明专利技术还涉及一种储能系统。通过本发明专利技术，可以提供紧凑的电能变换与控制装置，从而大大提高系统集成度，此外，还可以在不降低安全性的情况下减少冗余部件，从而显著地降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种电能变换与控制装置以及具有该装置的储能系统
本专利技术涉及总的来说涉及储能系统领域，具体而言，涉及一种电能变换与控制装置。此外，本专利技术还涉及具有该装置的储能系统。
技术介绍
目前的储能系统主要由储能电池组、BMS(BatteryManagementSystem电池管理系统)、PCS(PowerConversionSystem电能变换系统，或储能变流器)、控制单元等部件组成，其中储能电池组(锂离子电池，或其它类型储能电池组)主要用于能量存储，BMS用于储能电池组的状态监测与保护，PCS用于交流电网向储能电池组充电及储能电池组向交流电网放电的电能变换，而控制单元则用于接受充放电调度指令并实现对PCS的控制。从名为“一种新型电池储能系统及其功能一体化设计”的中国专利CN201310302750.X中公开了一种新型电池储能系统及其功能一体化设计的方法，该系统包括储能单元和储能监控系统EMS；所述储能单元包括储能电池组EB、电池管理系统BMS和储能变流器PCS；所述储能电池组EB与电池管理系统BMS连接，所述电池管理系统BMS分别与所述储能电池组EB和所述储能变流器PCS连接；所述储能监控系统EMS输入端与所述电池管理系统BMS输出端连接，所述储能变流器PCS和储能监控系统EMS相互通信。在该专利中，电池管理系统BMS和电能变换器是分立的，这造成空间和器件的冗余。从名为“一种基于分布式控制模式的储能能量管理系统及方法”的中国专利申请CN201710693689.4中公开了一种基于分布式控制模式的储能能量管理系统及方法。该系统包括能量管理父模块、若干个分布式储能子系统以及与每个分布式储能子系统对应的分布式能量管理子模块，所述分布式储能子系统包括储能电池组、储能监控单元BMS和储能变流器PCS，所述储能电池组经储能变流器PCS连接至配电网系统，所述储能监控单元BMS与储能电池组电连接，所述分布式能量管理子模块分别通过通讯网络与储能监控单元BMS、储能变流器PCS、能量管理父模块相连。在该专利中，采用分布式控制模式，然而，电池管理系统BMS和PCS仍然是分立的，这也造成空间和器件的冗余。从上面可以得知，现有储能系统的问题之一在于，BMS和PCS为分立部件，分别占据显著的空间。此外，它们通常由不同的团队负责设计，存在部件冗余，成本较高。
技术实现思路
从现有技术出发，本专利技术的任务是提供一种电能变换与控制装置以及具有该装置的储能系统，通过该装置或该系统，可以提供紧凑的电能变换与控制装置，从而大大提高系统集成度，此外，还可以在不降低安全性的情况下减少冗余部件，从而显著地降低成本。在本专利技术的第一方面，该任务通过一种电能变换与控制装置，包括：电能变换单元，其被配置为将从电网获取的交流电能转换成直流电能和/或将由储能电池组储存的直流电能转换成交流电能或直流电能；储能电池组连接端，其被配置为连接储能电池组；保险装置，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中以保护电能变换与控制装置免受过大电流的损害；直流断路器，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中；主接触器，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中；以及控制模块，其被配置为执行电能变换管理和/或储能电池组系统充放电管理操作。在本专利技术的一个优选方案中规定，该装置还包括预充电电路，所述预充电电路包括预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻，其中所述预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻彼此串联，并且所述预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻的串联电路与主接触器并联。通过该优选方案，可以较好地保护电能变换单元及储能电池组免受过大的瞬间充电电流损害。在本专利技术的另一优选方案中规定，控制模块包括：电池监视单元，其被配置为检测储能电池组的状态参数；电池控制单元，其被配置为执行下列动作：根据储能电池组的状态参数确定储能电池组的健康状态和/或充电状态；和/或控制主接触器及预充电接触器的通断；以及电能变换控制单元，其被配置为执行下列动作：控制电能变换单元以对储能电池组进行充电、放电或状态监测。通过该优选方案，可以实现储能电池组的健康状态(如是否存在过电流、过电压或超温等)和/或充电状态(如是否处于充电状态、电量水平等)的实时监测，由此延长储能电池组的寿命或者提高安全性。所述状态参数例如包括电流、电压、温度等。在本专利技术的第二方面，前述任务通过一种储能系统来解决，该储能系统包括：电能变换与控制装置，包括：电能变换单元，其被配置为将从电网获取的交流电能转换成直流电能和/或将由储能电池组储存的直流电能转换成交流电能或直流电能；保险装置，其连接在电能变换单元与储能电池组之间的连连接线路中以保护电能变换与控制装置免受过大电流的损害；直流断路器，其连接在电能变换单元与储能电池组之间的连接线路中；主接触器，其连接在电能变换单元与储能电池组之间的连接线路中；预充电电路，所述预充电电路包括预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻，其中所述预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻彼此串联，并且所述预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻的串联电路与主接触器并联；以及控制模块，其被配置为执行电源管理操作；储能电池组，其被配置为储存电能；以及壳体，其被配置为容纳所述储能系统的部件。在本专利技术的一个优选方案中规定，所述保险装置为熔断型保险丝。通过该优选方案，可以实现低成本的可靠过流保护。在此应当指出，其它类型的保险装置也是可设想的，例如其它过电流保护装置、如电流继电器。在本专利技术的另一优选方案中规定，该系统，还包括交流断路器，其连接在电网输入端与电能变换与控制装置之间。通过该优选方案，可以保护储能系统免受过大交流负载的损害。在本专利技术的一个扩展方案中规定，所述储能电池组包括多个串联和/或并联的可再充电电池。通过该扩展方案，可以扩大储能系统的容量。在本专利技术的一个扩展方案中规定，所述电能变换单元包括至少一个三相AC/DC电能变换装置。在本专利技术的一个扩展方案中规定，所述电能变换单元由至少一个AC/DC变换器与至少一个DC/DC电能变换装置串联组成。通过该扩展方案，可以扩大储能电池组的直流电压正常工作范围。在本专利技术的一个扩展方案中规定，所述电能变换单元由多个较小功率的电能变换装置并联组成。通过该扩展方案，可以扩大储能系统的功率。在本专利技术的另一优选方案中规定，该系统包括仅仅一个保险装置和/或仅仅一个直流断路器和/或仅仅一个主接触器。通过该优选方案，可以降低部件的数目，从而显著地降低成本，并提高集成度。本专利技术至少具有下列有益效果：(1)本专利技术的方案将电能变换功能和BMS电池管理功能集成为单个装置，降低了设备空间；(2)本专利技术在集成过程中在保证安全性的同时，取消了冗余的保险装置、直流断路器和主接触器等部件，从而降低了设备成本并进一步提高了集成度；(3)本专利技术还取消本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电能变换与控制装置，包括：/n电能变换单元，其被配置为将从电网获取的交流电能转换成直流电能和/或将由储能电池组储存的直流电能转换成交流电能或直流电能；/n储能电池组连接端，其被配置为连接储能电池组；/n保险装置，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中以保护电能变换与控制装置免受过大电流的损害；/n直流断路器，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中；/n主接触器，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中；以及/n控制模块，其被配置为执行储能系统充放电管理和/或电池管理操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种电能变换与控制装置，包括：
电能变换单元，其被配置为将从电网获取的交流电能转换成直流电能和/或将由储能电池组储存的直流电能转换成交流电能或直流电能；
储能电池组连接端，其被配置为连接储能电池组；
保险装置，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中以保护电能变换与控制装置免受过大电流的损害；
直流断路器，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中；
主接触器，其连接在电能变换单元与储能电池组连接端之间的连接线路中；以及
控制模块，其被配置为执行储能系统充放电管理和/或电池管理操作。


2.根据权利要求1所述的装置，还包括预充电电路，所述预充电电路包括预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻，其中所述预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻彼此串联，并且所述预充电接触器、预充电熔断器和预充电电阻的串联电路与主接触器并联。


3.根据权利要求2所述的装置，其中控制模块包括：
电池监视单元，其被配置为获得储能电池组的状态参数；
电池控制单元，其被配置为执行下列动作：
根据储能电池组的状态参数确定储能电池组的健康状态和/或充电状态；和/或
控制主接触器及预充电接触器的通断；以及
电能变换控制单元，其被配置为执行下列动作：
控制电能变换单元以对储能电池组进行充电、放电或状态监测。


4.一种储能系统，包括：
电能变换与控制装置，包括：
电能变换单元，其被配置为将从电网获取的交流电能转换成直流电能和/或将由储能电池组储存的直流电能转换成交流...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘宏武，李磊，曹亮，孟浩，王坚宁，李文宇，赵卫军，张雷，
申请(专利权)人：远景能源江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32