【技术实现步骤摘要】
本申请涉及能源舱，具体提供一种能源舱和能源系统。
技术介绍
1、平流层飞艇是一种临近空间低速飞行器，被广泛应用于探测与监视、应急通信和对地观测等领域。平流层飞艇通常由太阳能和储能电池组提供电能，白天使用太阳能为负载提供电能，多余的电能为储能电池组充电，晚上由储能电池组为负载继续提供电能。因此，稳定可靠的能源系统是实现平流层飞艇长航时飞行的关键技术之一。
2、但是，现有的平流层飞艇的能源系统所采用的分布式拓扑架构，其所能处理的故障情况仍有很大的局限性。为了进一步提高平流层飞艇能源系统的可靠性及容错率，优化能源舱及能源系统的设计，从而实现能源舱及能源系统的分层故障重构，已成为亟待解决的问题。
3、相应地，本领域需要一种新的方案来解决上述问题。
技术实现思路
1、本申请旨在解决或部分解决上述技术问题，即，如何优化能源舱及能源系统设计，以实现能源舱及能源系统的分层故障重构，进一步提高可靠性容错性的问题。
2、在第一方面，本申请提出了能源舱，所述能源舱包括第一太阳能电池阵、第一电源控制器、第一电池模组和第一母线，
3、所述第一太阳能电池阵与所述第一电源控制器的第一端相连接，所述第一电源控制器的第二端与所述第一母线相连接，所述第一电池模组与所述第一母线相连接，通过所述第一母线为第一负载提供能源；
4、所述能源舱还包括第二太阳能电池阵、第二电源控制器、第二电池模组和第二母线，
5、所述第二太阳能电池阵与所述第二电源控制器的第
6、所述能源舱还包括第一开关、第二开关和引出母线，
7、所述第一母线与所述第一开关的第一端相连接，所述第二母线与所述第二开关的第二端相连接，所述第一开关的第二端和所述第二开关的第一端分别与所述引出母线相连接。
8、在上述能源舱的一个实施方式中，当所述能源舱正常工作时，所述第一开关和所述第二开关均被设置为导通状态。
9、在上述能源舱的一个实施方式中，当所述第一母线、所述第二母线、所述引出母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
10、在第二方面，本申请提出了一种串联结构能源系统，所述串联结构能源系统包括n个如上述任一实施方式所述的能源舱和(n-1)个第一连接单元；
11、所述第一连接单元由依次串联连接的第三开关、第一连接母线和第四开关构成；
12、所述串联结构能源系统被配置为通过所述第一连接单元依次串联连接每个所述能源舱的引出母线；
13、其中，n为大于或等于2的整数。
14、在上述串联结构能源系统的一个实施方式中，当所述串联结构能源系统正常工作时，所述串联结构能源系统中的全部第一开关、第二开关、所述第三开关和所述第四开关均被设置为导通状态。
15、在上述串联结构能源系统的一个实施方式中，当第一母线、第二母线、所述引出母线、所述第一连接母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
16、在第三方面，本申请提出了一种星型结构能源系统，所述星型结构能源系统包括1条公共母线、m个如上述任一实施方式所述的能源舱和m个第五开关数；
17、每个所述能源舱的引出母线分别通过各自对应的所述第五开关与所述公共母线相连接；
18、其中，m为大于或等于3的整数。
19、在上述星型结构能源系统的一个实施方式中，当所述星型结构能源系统正常工作时，所述星型结构能源系统中的全部第一开关、第二开关和所述第五开关均被设置为导通状态。
20、在上述星型结构能源系统的一个实施方式中，当第一母线、第二母线、所述引出母线、所述公共母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
21、在第四方面，本申请提出了一种所述环型结构能源系统由一个或多个环型能源单元构成，
22、所述环型能源单元包括第一能源舱、第二能源舱、第三能源舱、第六开关、第七开关、第八开关、第九开关、第十开关、第十一开关、第二连接母线、第三连接母线和第四连接母线；
23、所述第一能源舱的引出母线分别连接所述第六开关的第一端和所述第七开关的第一端；
24、所述第二能源舱的引出母线分别连接所述第八开关的第一端和所述第九开关的第一端；
25、所述第三能源舱的引出母线分别连接所述第十开关的第一端和所述第十一开关的第一端；
26、第六开关的第二端通过所述第四连接母线与所述第十一开关的第二端相连接；
27、第七开关的第二端通过所述第二连接母线与所述第八开关的第二端相连接；
28、第九开关的第二端通过所述第三连接母线与所述第十开关的第二端相连接；
29、其中，所述第一能源舱、所述第二能源舱和所述第三能源舱均为上述任一实施方式所述的能源舱。
30、在上述环型结构能源系统的一个实施方式中，当所述环型结构能源系统正常工作时，所述环型结构能源系统中的全部第一开关、第二开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十一开关均被设置为导通状态。
31、在上述环型结构能源系统的一个实施方式中，当第一母线、第二母线、所述引出母线、所述第二连接母线、所述第三连接母线、所述第四连接母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
32、在第五方面，本申请提出了一种能源系统，所述能源系统包括第一能源子系统、第二能源子系统、第三能源子系统中的至少一种；
33、所述第一能源子系统为上述任一实施方式所述的串联结构能源系统；
34、所述第二能源子系统为上述任一实施方式所述的星型结构能源系统；
35、所述第三能源子系统为上述任一实施方式所述的环型结构能源系统。
36、本领域技术人员能够理解的是，通过本申请的双母线、双开关的能源舱设计，当一条母线发生断路型故障时，可由另一母线上的发电组件为故障母线上负载提供电源；当任一母线发生短路型故障时，可快速切除故障母线，消除对其它发电组件的影响，因此，本申请的能源舱具有较高的可靠性和容错性。同时，基于本申请的能源舱的多种不同结构的能源系统，使用户可根据能源系统的可靠性要求、能源舱的位置分布、线缆成本要求等，快捷、灵活地设计能源系统以适应实际场景的需求，本申请的能源系统具有很好的实用性，并且本申请的能源系统同样具有较高的可靠性和容错性。
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1.一种能源舱，其特征在于，所述能源舱包括第一太阳能电池阵、第一电源控制器、第一电池模组和第一母线，
2.根据权利要求1所述的能源舱，其特征在于，当所述能源舱正常工作时，所述第一开关和所述第二开关均被设置为导通状态。
3.根据权利要求1或2所述的能源舱，其特征在于，当所述第一母线、所述第二母线、所述引出母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
4.一种串联结构能源系统，其特征在于，所述串联结构能源系统包括N个如权利要求1至3中任一项所述的能源舱和(N-1)个第一连接单元；
5.根据权利要求4所述的串联结构能源系统，其特征在于，当所述串联结构能源系统正常工作时，所述串联结构能源系统中的全部第一开关、第二开关、所述第三开关和所述第四开关均被设置为导通状态。
6.根据权利要求4或5所述的串联结构能源系统，其特征在于，当第一母线、第二母线、所述引出母线、所述第一连接母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态
7.一种星型结构能源系统，其特征在于，所述星型结构能源系统包括1条公共母线、M个如权利要求1至3中任一项所述的能源舱和M个第五开关；
8.根据权利要求7所述的星型结构能源系统，其特征在于，当所述星型结构能源系统正常工作时，所述星型结构能源系统中的全部第一开关、第二开关和所述第五开关均被设置为导通状态。
9.根据权利要求7或8所述的星型结构能源系统，其特征在于，当第一母线、第二母线、所述引出母线、所述公共母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
10.一种环型结构能源系统，其特征在于，所述环型结构能源系统由一个或多个环型能源单元构成，
11.根据权利要求10所述的环型结构能源系统，其特征在于，当所述环型结构能源系统正常工作时，所述环型结构能源系统中的全部第一开关、第二开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十一开关均被设置为导通状态。
12.根据权利要求10或11所述的环型结构能源系统，其特征在于，当第一母线、第二母线、所述引出母线、所述第二连接母线、所述第三连接母线、所述第四连接母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
13.一种能源系统，其特征在于，所述能源系统包括第一能源子系统、第二能源子系统、第三能源子系统中的至少一种；
...【技术特征摘要】
1.一种能源舱，其特征在于，所述能源舱包括第一太阳能电池阵、第一电源控制器、第一电池模组和第一母线，
2.根据权利要求1所述的能源舱，其特征在于，当所述能源舱正常工作时，所述第一开关和所述第二开关均被设置为导通状态。
3.根据权利要求1或2所述的能源舱，其特征在于，当所述第一母线、所述第二母线、所述引出母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
4.一种串联结构能源系统，其特征在于，所述串联结构能源系统包括n个如权利要求1至3中任一项所述的能源舱和(n-1)个第一连接单元；
5.根据权利要求4所述的串联结构能源系统，其特征在于，当所述串联结构能源系统正常工作时，所述串联结构能源系统中的全部第一开关、第二开关、所述第三开关和所述第四开关均被设置为导通状态。
6.根据权利要求4或5所述的串联结构能源系统，其特征在于，当第一母线、第二母线、所述引出母线、所述第一连接母线中的任意一条或多条母线发生短路型故障时，与发生所述短路型故障的母线直接连接的开关均被设置为断开状态。
7.一种星型结构能源系统，其特征在于，所述星型结构能源系统包括1条公共母线、m个如权利要求1至3中任一项所述的能源舱和m个第五开关；
【专利技术属性】
技术研发人员：尹靖元，魏猛，吴理心，杨劼，罗彦，霍群海，韦统振，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
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