一种电池插箱变流器及电化学储能变流系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电池插箱变流器及电化学储能变流系统，属于电化学储能领域。所述电池插箱变流器包括：主控单元，以及分别与其连接的DC/DC变换电路、高速通信接口；所述DC/DC变换电路的一端的正负极分别与电池插箱的输出正负极连接；所述DC/DC变换电路的另一端的正负极分别与级联电路的正负极连接。利用本发明专利技术能够消除电堆中某个电池或电池插箱达到截止电压或故障所形成的短板效应，提高了充放电量和充放电效率。量和充放电效率。量和充放电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电池插箱变流器及电化学储能变流系统


[0001]本专利技术属于电化学储能领域，具体涉及一种电池插箱变流器及电化学储能变流系统。

技术介绍

[0002]目前大规模储能系统对储能电堆的容量需求越来越大，电堆中大量电池插箱串并联成为储能系统扩容的主要手段。实际项目中一般采用1
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10个电池并联为一个电池模组，再将12或24个电池模组串联，形成一个电池插箱，电池插箱是电堆维护时的最小操作单元。一般多个电池插箱经过串联而成一个电池簇，电池簇电压一般与储能变流器直流电压范围匹配。每台储能变流器的直流侧接入多个并联的电池簇，即电堆。如图1所示为常见储能系统中电堆和储能变流器的组成方式。
[0003]但串并联后每个电池的不一致性成为了电堆整体性能的制约因素。电堆中的单个电池达到充放电截止电压后，整个电堆不得不停止充放电，否则将导致电池故障，甚至引起火灾等事故。
[0004]而目前的解决方案是采用电池管理系统，该系统不仅监测每个电池的电压、温度等运行状况，而且采用主动均衡或被动均衡等方式，使单个电池插箱内，充电时电压较高的电池少充电、放电时电压较低的电池少放电。但均衡能力有限，且只能管理单个电池插箱内部的电池间均衡，实际项目中往往还是出现电堆的短板效应。如图2所示为单个电池插箱内的电池管理系统，其包含采集和均衡电路。
[0005]在使用电池管理系统的基础上，有厂商提出采用组串式储能变流器，即每个电池簇接入一台储能变流器，电池簇间不再并联。可实现短板电池或插箱所在电池簇随时退出，其他电池簇继续充放电的功能。但单个电池或电池插箱达到充放电截止电压，则整簇停止运行，依然对其他电池的容量利用有限。如图3所示为组串式储能变流器和电堆的系统组成方式。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种电池插箱变流器及电化学储能变流系统，能够消除电堆中某个电池或插箱达到截止电压或故障所形成的短板效应。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术的第一个方面，提供了一种电池插箱变流器，所述电池插箱变流器包括：主控单元，以及分别与其连接的DC/DC变换电路、高速通信接口；
[0009]所述DC/DC变换电路的一端的正负极分别与电池插箱的输出正负极连接；
[0010]所述DC/DC变换电路的另一端的正负极分别与级联电路的正负极连接。
[0011]本专利技术的进一步改进在于，多个所述电池插箱变流器能够通过级联电路串联连接。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，所述电池插箱变流器包括旁路电路；
[0013]所述旁路电路的一端与电池插箱的输出正负极连接，另一端与级联电路的正负极连接。
[0014]本专利技术的进一步改进在于，在电池充放电的平台期，所述旁路电路连通，同时DC/DC变换电路关闭，通过旁路电路进行充放电；
[0015]在电池充电的末端、放电的末端，所述旁路电路断开，同时DC/DC变换电路导通，DC/DC变换电路投入运行。
[0016]本专利技术的进一步改进在于，所述电池插箱变流器进一步包括采集电路，所述采集电路与主控单元连接。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，所述高速通信接口采用高速工业以太网接口。
[0018]本专利技术的第二个方面，提供了一种电化学储能变流系统，所述电化学储能变流系统包括：多个电池簇，每个电池簇包括一个储能变流器、多个电池插箱和多个上述电池插箱变流器；
[0019]每个电池簇中，在每一个电池插箱上连接有一个电池插箱变流器；位于最上方的电池插箱变流器的级联电路与储能变流器的直流侧连接，其它电池插箱变流器的级联电路和与其相邻的电池插箱变流器的级联电路连接。
[0020]本专利技术的进一步改进在于，所述电化学储能变流系统进一步包括：集中控制装置、簇管理系统、电池管理系统；
[0021]每个电池簇中设置有一个簇管理系统，每个电池簇中的簇管理系统控制该电池簇中的储能变流器和电池插箱变流器；
[0022]电池插箱变流器与电池管理系统一一对应连接；
[0023]每个电池簇中的簇管理系统、储能变流器能够分别与集中控制装置进行通讯。
[0024]本专利技术的进一步改进在于，每个电池簇中的簇管理系统通过通讯线缆与储能变流器连接；
[0025]电池插箱变流器的高速通信接口能够通过通讯线缆与电池管理系统、簇管理系统连接；
[0026]每个电池簇中的簇管理系统、储能变流器分别通过通讯线缆与集中控制装置连接。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：利用本专利技术能够消除电堆中某个电池或电池插箱达到截止电压或故障所形成的短板效应，提高了充放电量和充放电效率。
附图说明
[0028]图1是传统直流侧系统一次拓扑图。
[0029]图2是电池管理系统均衡拓扑图。
[0030]图3是传统组串式直流侧系统一次拓扑图。
[0031]图4是本专利技术电化学储能变流系统的一次拓扑图。
[0032]图5是本专利技术电化学储能变流系统的二次拓扑图。
[0033]图6是本专利技术电池箱变流器的组成结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：
[0035]本专利技术电化学储能变流系统的一次拓扑图如图4所示，即电池系统连接的示意图，图4中的连线表示电气连接线，本专利技术系统的二次拓扑图如图5所示，即控制系统的连接示意图，图5中的连线表示通讯电缆。电池插箱变流器的组成结构如图6所示。
[0036]如图4所示，本专利技术电化学储能变流系统包括：多个电池簇，每个电池簇包括一个储能变流器、多个电池插箱和多个电池插箱变流器，为了清晰，图4中仅仅画出了一个储能变流器。
[0037]具体的，每个电池簇中，电池插箱和电池插箱变流器一一对应连接，即在每一个电池插箱上连接有一个电池插箱变流器，多个电池插箱变流器串联连接，每个电池簇中位于最上方的电池插箱变流器与储能变流器的直流侧连接。
[0038]如图5所示，本专利技术电化学储能变流系统进一步包括：集中控制装置、簇管理系统、电池管理系统。电池插箱变流器与电池管理系统一一对应连接；每个电池簇中设置有一个簇管理系统，每个电池簇中的簇管理系统控制该电池簇中的储能变流器和电池插箱变流器。各个簇管理系统分别与集中控制装置进行通信，同时，各个储能变流器分别与集中控制装置进行通信，形成电堆。
[0039]具体的，每个电池簇中位于最上方的电池插箱变流器通过通讯线缆与簇管理系统连接，簇管理系统还通过通讯线缆与储能变流器连接，每个电池簇中的簇管理系统、储能变流器分别再与集中控制装置通过通讯线缆连接，形成电堆，同时，在每个电池簇内，每个电池插箱变流器通过通讯线缆连接有电池管理系统。
[0040]图5所示的实施例中，是在每个电池簇上设置有一个簇管理系统和一个储能变流器，电池簇、簇管理系统、储能变流器一一对应，即N个电池簇对应N个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池插箱变流器，其特征在于：所述电池插箱变流器包括：主控单元，以及分别与其连接的DC/DC变换电路、高速通信接口；所述DC/DC变换电路的一端的正负极分别与电池插箱的输出正负极连接；所述DC/DC变换电路的另一端的正负极分别与级联电路的正负极连接。2.根据权利要求1所述的电池插箱变流器，其特征在于：多个所述电池插箱变流器能够通过级联电路串联连接。3.根据权利要求2所述的电池插箱变流器，其特征在于：所述电池插箱变流器包括旁路电路；所述旁路电路的一端与电池插箱的输出正负极连接，另一端与级联电路的正负极连接。4.根据权利要求3所述的电池插箱变流器，其特征在于：在电池充放电的平台期，所述旁路电路连通，同时DC/DC变换电路关闭，通过旁路电路进行充放电；在电池充电的末端、放电的末端，所述旁路电路断开，同时DC/DC变换电路导通，DC/DC变换电路投入运行。5.根据权利要求1所述的电池插箱变流器，其特征在于：所述电池插箱变流器进一步包括采集电路，所述采集电路与主控单元连接。6.根据权利要求1所述的电池插箱变流器，其特征在于：所述高速通信接口采用高速工业以太网接口。7.一种电化学储能变流系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈聪，
申请(专利权)人：北京天启鸿源新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：