CN115313457A - 电池储能*** - Google Patents

电池储能*** Download PDF

Info

Publication number
CN115313457A
CN115313457A CN202210983389.0A CN202210983389A CN115313457A CN 115313457 A CN115313457 A CN 115313457A CN 202210983389 A CN202210983389 A CN 202210983389A CN 115313457 A CN115313457 A CN 115313457A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
subsystem
energy storage
battery pack
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210983389.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115313457B (zh
Inventor
冯亚东
陈勇
朱继红
李秋华
陈永奎
陈永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Hezhi Electric Power Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Hezhi Electric Power Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Hezhi Electric Power Technology Co ltd filed Critical Nanjing Hezhi Electric Power Technology Co ltd
Priority to CN202210983389.0A priority Critical patent/CN115313457B/zh
Priority to PCT/CN2022/119307 priority patent/WO2024036685A1/zh
Publication of CN115313457A publication Critical patent/CN115313457A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115313457B publication Critical patent/CN115313457B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00004—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the power network being locally controlled
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电池储能***包括控制***和相电路，每相电路包括顺次级联的多个子***，子***包括：电池组；桥式变流模块具有交流侧和耦合侧；耦合模块用于对桥式变流模块和电池组进行耦合匹配；电池均衡模块用于监测每节储能电池的工作状态，还用于响应均衡控制信号均衡电池组内各节电池的电量；控制器，对桥式变流模块、耦合模块、电池均衡模块中的至少两者进行控制。各个子***中的控制器根据控制***的控制信号控制各自子***的工作状态。由此，减小了电池组中偏差最大的电池对储能***中的电池***的储能性能带来的不利影响，为电池储能***的可靠、安全工作带来了保障。

Description

电池储能***
技术领域
本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种电池储能***。
背景技术
在现有的电池储能***中，大多采用多个串并回路组成的集中式电池组，串联的电池数量较多，因此，个别电池的缺陷可能会导致整个电池组故障，甚至使储能***燃烧***，电池的寿命和安全性存在重大隐患。各节电池保持在满容量的10％到90％之间，深度放电或过度充电会大大缩短电池的有效使用寿命。为了应对深度放电或过度充电，通常要求提供欠压保护(Under Voltage Protection，UVP)和过压保护(Over Voltage Protection，OVP)电路，以帮助防止出现这些情况。
对于串联了多节电池的电池组，当容量最低(能储的电荷少)的电池达到OVP阈值时，将停止整个电池组的充电过程，而此时，其它电池尚未充满电，也就是储能***没有达到最大允许的容量；同样，当最低充电量的电池达到UVP限值时，整个电池组停止工作，而此时，电池组中仍然有能量可为***供电，但是出于安全原因，储能***不能继续放电。由此可见，对于串联了多节电池的电池***，电池组中最弱的电池支配着整个电池***的性能。
为了达到并网逆变器所需要的直流电压当前的储能***的电池往往需要400-500节电池串联，如此多的串联电池数量导致常规的均衡电路(一般只能连接和均衡十多节电池)无法实现每一节电池间电量的有效均衡。
现有电池管理***对电池的管理分为电池组、电池簇、电池***三级进行管理，电池组级往往仅有监测和内部均衡的功能，当其发现电池工作异常时需要通过CAN等慢速总线一级一级上报到***级及PCS***，才能进行跳闸、闭锁PCS的能量转换等操作，严重影响控制的时效，仍然会导致电池过充过放的现象发生。可见，现有技术中，储能***的电池组规模依旧很大，电池寿命和安全性问题仍旧突出。
当某部分电池工作异常时，会导致整个储能***停止工作。
因此，如何充分利用储能***的性能，提高电池***的安全性成为亟待解决的技术问题。
发明内容
基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种电池储能***，以有效均衡电池之间的性能状态，以提高整个电池***的性能和安全性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电池储能***，包括单相或三相电路，包括控制***和相电路，每相电路包括顺次级联的多个子***，子***包括：
电池组，由N节储能电池串联得到，用于存储电网输出的电能，N为大于或等于2的整数；
桥式变流模块，用于将交流电能转化为直流电能，以存储至电池组，或者将电池组输出的电能转化为交流电能，并入电网；桥式变流模块具有交流侧和耦合侧，交流侧用于将子***串接于多个子***中；桥式变流模块包括储能电容，连接在耦合侧的两端；
耦合模块，连接在桥式变流模块的耦合侧和电池组之间，用于对桥式变流模块和电池组进行耦合匹配；
电池均衡模块，连接至电池组，电池均衡模块用于监测每节储能电池的工作状态，还用于响应均衡控制信号均衡电池组内各节电池的电量；
控制器，与桥式变流模块、耦合模块和电池均衡模块的控制端均连接，能够接收电池均衡模块监测到的每节储能电池的工作状态，并对桥式变流模块、耦合模块、电池均衡模块中的至少两者进行控制；
控制***分别与各个子***中的控制器进行数据交互，各个子***中的控制器根据控制***的控制命令控制各自子***中的桥式变流模块、耦合模块和/或电池均衡模块，以控制各自子***的工作状态，其中：
控制***负责充放电控制和各子***之间的均衡控制，各子***的控制器负责自身子***内的均衡控制，其中：
控制***根据所在相电路内有效的子***中的桥式变流模块中储能电容电压的均值生成子***电池组的充放电电流参考指令；
控制***根据各子***电池组电量的多少调整各子***电池组的充放电电流指令，控制各子***的电池组相互之间电量的均衡；子***电池组电量偏高，且处于充电状态，则减小充电电流指令，处于放电状态，则增大放电电流指令；子***电池组电量偏低，且处于充电状态，则增大充电电流指令，处于放电状态，则减小放电电流指令；
控制***向各子***的控制器发送电池组充放电电流指令，各子***的控制器通过控制耦合模块控制向电池组充电或放电电流的大小；
子***的控制器根据子***电池组中各节电池的电量，控制子***的均衡模块实现子***电池组内各节电池电量的均衡。
可选地，电池均衡模块包括：N个均衡单元，与N节储能电池一一对应；第一开关单元；各个均衡单元的两个输入端连接在各自对应的储能电池的正负极，均衡单元的两个输出端连接至所在电池组的正、负极；
当第i节储能电池正负极电压超过预设阈值时，控制器向第i个均衡单元的第一开关单元输出均衡控制信号；第i个均衡单元通过输入端将第i节储能电池的电能，与第i节储能电池所在的电池组的电能进行交换，其中，1≤i≤N。
可选地，均衡单元包括：互感线圈和第二开关单元；
互感线圈的初级线圈的一端连接至对应储能电池的正极，初级线圈的另一端经由第二开关单元连接至对应储能电池的负极；互感线圈的次级线圈的一端连接至对应储能电池所在电池组的正极，另一端经由第一开关单元连接至所在电池组的负极；
第二开关单元和第一开关单元响应均衡控制信号导通，以使对应储能电池的电能经由互感线圈的初级线圈、次级线圈与对应储能电池所在的电池组进行能量交换。
可选地，子***还包括：
电池电压温度检测模块，用于检测所述电池组的电池电压、电池温度，电池电压温度检测模块与电池组和控制器连接，控制器根据储能电池的温度、电压限制电池组的充放电电流。
可选地，控制***根据交流电网的电压、有功和无功需求确定一个工频周期内多个时刻所需要的电压，并基于每个时刻所需要的电压和各个子***所能输出的电压值来确定该时刻需要投入的子***的目标数量；
控制***根据需要投入工作的子***处于充电还是放电的状态来选择目标数量的子***进入投入状态，其它子***则进入旁路状态；当子***处于充电状态时，控制***优先选择桥式变流模块中储能电容电压值较低的子***进入投入状态；当子***处于放电状态时，优先选择桥式变流模块中储能电容电压值较高的子***进入投入状态。
可选地，控制***根据所在相电路内有效的子***中的储能电容电压的均值生成子***电池组的充放电电流参考指令；
控制***根据各子***电池组电量相对各子***电池组平均电量的偏差生成的各子***电池组的充放电电流指令的修正值；
各个子***对应充放电电流参考指令和充放电电流指令的修正值相加，形成各个子***最终的充放电电流指令。
可选地，耦合模块包括：充放电控制单元；
充放电控制单元包括：第一切换MOS管、第二切换MOS管(Q2)和第一电感；
第一切换MOS管的第二极和第二切换MOS管的第一极连接，该连接点连接第一电感的第一端；
第二切换MOS管的第二极连接至桥式变流模块的负极端和电池组的负极端；
第一切换MOS管的第一极连接至桥式变流模块中耦合侧的正极端和电池组的正极端中的一个，第一电感的第二端连接至桥式变流模块中耦合侧的正极端和电池组的正极端中的另一个；
当桥式变流模块向电池组充电时，第一切换MOS管的控制极和第二切换MOS管的控制极响应充电控制信号交替导通各自的第一极和第二极，以将桥式变流模块输出的电能传送给电池组；
当电池组向桥式变流模块放电时，第一切换MOS管的控制极和第二切换MOS管的控制极响应放电控制信号交替导通各自的第一极和第二极，以将电池组释放的电能传送给桥式变流模块。
可选地，当子***的电池组的储能电池温度超过一定阈值，或子***的电池组的任一节电池电压超过上限阈值或低于下限阈值，或子***的电池组的充放电电流超过限制值时，子***控制器输出或经控制***决策后输出旁路控制信号，以使子***桥式变流模块响应旁路控制信号短接与电网连接的交流侧，以隔离电网和电池组；或者子***控制器输出断路信号，第一切换MOS管和第二切换MOS管均响应断路信号断开各自的第一极和第二极，以停止电池组的电能传输；当某个子***异常旁路时，如果剩余子***数量仍然满足储能***运行的要求，储能***的控制***控制剩余子***保持运行。
可选地，耦合模块包括：M个并联的充放电控制单元，M≥2，每个充放电控制单元的工作相位依次相差360°/M；
各个第一切换MOS管的第一极并联；
各个第二切换MOS管的第二极并联；
各个第一电感的第二端并联。
可选地，第一切换MOS管的第一极连接至桥式变流模块中耦合侧的正极端；
第一电感的第二端连接至电池组的正极端。
可选地，耦合模块还包括：
电容，连接在第一电感的第二端和第二切换MOS管的第二极之间；
第二电感，串联在第一电感的第二端和电池组的正极端之间。
可选地，第一切换MOS管的第一极连接至电池组的正极端；
第一电感的第二端连接至桥式变流模块中耦合侧的正极端。
可选地，耦合模块还包括：
电容，连接在第一电感的第二端和第二切换MOS管的第二极之间；
第二电感，串联在第一电感的第二端和桥式变流模块中耦合侧的正极端之间。
可选地，电池储能***为单相或三相电路储能***；
桥式变流模块由全桥变流器实现；
每相电路包括一个顺次级联了多个子***的桥臂，其中，每个子***交流侧的两个交流接入端分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端串联；首个子***的第一端连接交流电网的一相接入点，多个子***之间和/或首个子***的第一端与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感；末个子***的第二端连接交流电网的中性接入点。
可选地，电池储能***为三相电路储能***，电池储能***还包括直流电网连接端；
桥式变流模块由半桥变流器实现或由全桥变流器实现；
每相电路包括上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂级联的子***数量相同，其中：
在上桥臂中，每个子***的交流侧的两个交流接入端分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端串联；自交流电网向直流电网正极端，首个子***的第二端连接交流电网的一相接入点，上桥臂中的多个子***之间和/或首个子***的第二端与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感；末个子***的第一端连接直流电网正极端；
在下桥臂中，每个子***的交流侧的两个交流接入端分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端串联；自交流电网向直流电网负极端，首个子***的第一端连接交流电网的一相接入点，下桥臂中的多个子***之间和/或首个子***的第一端与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感；末个子***的第二端连接直流电网负极端。
【有益效果】
依据本发明实施例公开的一种电池储能***，包括控制***和相电路，每相电路包括顺次级联的子***，子***包括：电池组，由N节储能电池串联得到，用于存储电网输出的电能；桥式变流模块用于将交流电能转化为直流电能，以存储至电池组，或者将电池组输出的电能转化为交流电，并入电网；耦合模块用于对桥式变流模块和电池组进行耦合匹配，电池均衡模块用于监测每节储能电池的工作状态，响应均衡控制信号均衡控制电池组内各电池的电能，由此实现了电池储能***的级联结构。本发明实施例中储能***的每个相单元电路分解为多个子***，将每个子***中串联的电池数目控制在一个易于实现电池主动均衡控制的范围内。子***的控制器根据子***电池组中各节电池的电量，控制子***的均衡模块实现子***电池组中各节电池电量的主动均衡；储能控制***根据各子***电池组电量的高低，修正各子***的充放电电流的大小，实现了各个子***的电池组间电量的均衡；储能***通过上述高效的两级电量均衡方法，取得现有储能***所未见的均衡效果，充分发挥了储能***中每一节电池的容量，提高了储能***电池的利用率。
另外，当第i节储能电池正负极电压相对电池组内电池的平均电压超过预设阈值时，控制器向第i个均衡单元的第一开关单元输出均衡控制信号；第i个均衡单元通过输入端将第i节储能电池的电能与第i节储能电池所在的电池组的电能进行交换。通过均衡单元实现了电池组内不同电池之间重新分配多余的能量。这样可以回收能量并且产生的浪费更低，能量并没有以热量的形式耗散掉，而是被重新利用，为电池组中的其余电池充电。充分利用了电池组中每一节电池的容量，提高了电池组的利用率。
此外，储能控制***控制各个子***的输出电平，子***的输出电平叠加得到电网所需电压。阶梯式多电平模拟正弦波电压输出，降低了功率器件的开关次数和开关损耗，降低了储能***输出的谐波电压、谐波电流，提高了储能***的效率和电能质量。
同时，各个子***分别配置有与控制***进行数据交互的控制器，可以实现子***内部的桥式变流器的控制，同时又完成电池的监测和均衡控制；相对于现有技术中单独的多级电池管理***对电池进行监测管理，再与大容量的PCS变流器进行交互，以控制电池***的能量交换的方式，本申请中储能控制***与各个子***中的控制器，既完成子***内部电池组的监测与控制，又同时完成子***与交流***能量变换的控制，将电池管理***与PCS变流器融为一体，简化了储能***的配置，节约了现有技术单独的PCS能量变换***的占地空间；子***与储能控制***间的实时数据交互，将电池组异常的检测速度和处理速度从传统电池管理***的分钟级提高到了100μS的级别，避免了电池异常的连锁传播，扩大事故。储能***分为多个子***，子***电池异常或其它类型故障时，储能***可以单独将故障子***从储能***中旁路，保护故障子***电池组，而剩余的子***还可以继续工作。以上特点为电池储能***的可靠、安全工作带来了保障。
本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
以下将参照附图对本发明实施例进行描述。图中：
图1为本实施例公开的一种三相电路电池储能***结构示意图；
图2为本实施例公开的另一种三相电路电池储能***结构示意图；
图3为本实施例公开的一种储能***子***电路结构示意图；
图4为本实施例公开的一种电池均衡模块4电路结构示意图；
图5为本实施例公开的一种电池均衡模块4电路结构示意图；
图6为本实施例公开的一种控制***均衡控制原理示意图；
图7为本实施例公开的另一种储能***子***电路结构示意图；
图8为本实施例公开的第三种耦合模块3实施例电路结构示意图；
图9为本实施例公开的一种M个充放电控制单元电流叠加过程示意图；
图10为本实施例公开的第四种耦合模块3实施例电路结构示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，所称MOS管可以是MOS管，也可以是IGBT管等具有开关功能的功率器件；对于MOS管，控制极为栅极，在第一极作为例如漏极时，第二极为源极，其中，第一极和第二极可以相互置换；对于IGBT管，控制极为基极，在第一极作为例如集电极时，第二极为发射极，其中，第一极和第二极可以相互置换。
为了均衡电池之间的性能状态，以提高整个电池组的性能，本实施例公开了一种电池储能***，包括控制***和相电路，相电路可以是单相或三相电路，本实施例中，每相电路包括顺次级联的子***。具体地，以电池储能***包括三相电路为例：
请参考图1，为本实施例公开的一种三相电路电池储能***结构示意图，在该电池储能***中，基于全桥变流器实现桥式变流模块(见下文关于桥式变流模块2的描述)，每相电路包括一个顺次级联了多个子***的桥臂，具体地，该电池储能***包括顺次级联的多个子***100、电感200(位置和数量可变)、控制***300和监测器400，当电池储能***采用全桥电路进行变流时，每相电路由多个子***100级联后与交流电网的A、B、C相的接入点连接。具体地，每个子***交流侧的两个交流接入端h1、h2分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端h1、h2串联，级联后的两端形成电网连接端，一端连接交流电网的一相接入点，另一端连接交流电网的中性接入点。多个子***之间和/或首个子***的第一端h1与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感200，如图1所示，示意了首个子***的第一端h1与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感200，靠近电网侧的首个子***的h1作为交流接入端经过至少一个电感200与交流电网的一相接入点连接；在其它实施例中，也可以在多个子***之间串联有至少一个电感200；末个子***的第二端h2作为交流接入端与交流电网的中性接入点连接。
请参考图1，在具体实施过程中，还可以通过监测器400来监测三相电路的工作电压和电流，以决定储能***输出的电压和电流。
示例性的，储能***向电网进行放电，可以根据每相电路需要输出交流电压的值选择性控制多个子***的输出不同的可选电压值(+U子***电容电压、0、-U子***电容电压)，其中，U子***电容电压是指子***中储能电容两端的电压，多个子***即可叠加出接近每相电路输出电压的电压值，实现储能***与交流电网直接的功率交换。假设每个子***输出电压为50V，而此时储能***需要某相输出的电压为500V，则可以控制该相中处于投入状态的子***数量为10，其余子***处于旁路状态，则该相级联电路即可输出相应的电压值。
在具体实施例中，电池储能***中的各个子***可以通过控制***300进行统一协调控制。具体地，各个子***配置控制器，控制***300与每个子***可以通过通信接口通信，从而使得控制***300与各个子***100中的控制器进行数据交互，控制***300根据监测器400的电压电流监测结果控制每个子***100接入储能***中进行储能、释放能量，或者从储能***中旁路。
需要说明的是，图1所示的纵向的多个子***构成一个桥臂，当电池储能***采用半桥电路进行变流时，储能***增加直流电网连接端，桥臂数量有可能会增加，在具体实施过程中，可以依据实际需要来确定桥臂数量。作为示例：
请参考图2，为本实施例公开的另一种三相电路电池储能***结构示意图，相对于图1而言，图2所示的三相电路电池储能***中：包括了直流电网连接端；桥式变流模块由全桥变流器实现或由半桥变流器实现(见下文关于桥式变流模块2的描述)；每相电路中子***的级联方式与图1不同，具体而言，每相单路中，包括两个级联桥臂，分别为上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂中均包括至少一个电抗器200(位置和数量可变)以及数量相同的子***100。
图2所示的上桥臂中，每个子***100的交流侧自交流电网向直流电网正极端DC+顺次连接进行级联，如图2所示，每个子***100的交流侧的两个交流接入端h1、h2分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端h1、h2串联，级联后的两端形成上桥臂的两端。自交流电网向直流电网正极端DC+的首个子***100中的第二端h2作为交流接入端h2连接交流电网的一相接入点；多个子***之间和/或首个子***的第二端h2与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感200，也就是，可以在多个子***之间串联有至少一个电感200，也可以在首个子***与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感200；末个子***中的第一端h1作为交流接入端连接直流电网正极端DC+。
图2所示的下桥臂中，每个子***100的交流侧自交流电网向直流电网负极端DC-顺次连接进行级联，如图2所示，每个子***100的交流侧的两个交流接入端h1、h2分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端h1、h2串联，级联后的两端形成下桥臂的两端。自交流电网向直流电网负极端DC-的首个子***100中的交流接入端h1作为交流接入端h1连接交流电网的一相接入点；下桥臂中的多个子***之间和/或首个子***的第一端h1与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感200，也就是，可以在多个子***之间串联有至少一个电感200，也可以在首个子***与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感200；末个子***中的第二端h2作为交流接入端连接母线电压负极端DC-。
需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际应用场景来选择图1或图2的拓扑结构，例如，对于光伏等新能源场景，可以选择图2的拓扑结构；对于仅仅对电网进行储能的场景，可以选择图1的拓扑结构。当然，也可以根据桥式变流模块的类型来确定拓扑结构，例如，对于采用全桥变流模块的情形，可以优先选择图1的拓扑结构；对于采用半桥变流模块的情形，可以优先选择图2的拓扑结构。
本实施例中，请参考图3，为本实施例公开的一种储能***子***电路结构示意图，该子***包括：电池组1、桥式变流模块2、耦合模块3、电池均衡模块4和控制器5，其中：
电池组1由N节储能电池串联得到，用于存储电网输出的电能，N为大于或等于2的整数。在具体实施例中，电池组1用于存储电网的电能，或者用于向电网释放电能。作为应用场景，在用电低谷期，交流电网电能剩余时，通过储能***子***中各个模块的配合，交流电网可以对电池组1进行充电以向电池组1提供电能，从而将部分电网电能转换为电池组1中的电能；反之，而在用电高峰期或者外部电网中断供电时，通过储能***子***中各个模块的配合，可以释放电池组1的电能，转换至交流电网中，以对电网电能进行补偿。
桥式变流模块2用于将交流电能转化为直流电能，以存储至电池组1，或者将电池组1输出的电能转化为交流电能，并入电网。其中，桥式变流模块2具有交流侧和耦合侧，交流侧用于将子***串接于多个子***中；桥式变流模块2包括储能电容C1，连接在耦合侧的两端；在具体实施例中，交流侧连接至电网，用于将交流电能转化为直流电能，以存储至电池组1；或者将电池组1输出的电能转化为交流电并入电网。在具体实施例中，桥式变流模块2可以是全桥变流器，也可以是半桥变流器。
为了实现同一个子***内的电池组的均衡控制，请参考图3，电池均衡模块4连接至电池组，电池均衡模块4用于监测每节储能电池的工作状态，还用于响应均衡控制信号均衡电池组1内各节电池的电量。具体地，控制器5与桥式变流模块2、耦合模块3和电池均衡模块4的控制端均连接，能够接收电池均衡模块4监测到的每节储能电池的工作状态，并对桥式变流模块2、耦合模块3、电池均衡模块4中的至少两者进行控制。
为了实现不同子***之间的电池组均衡控制，请参考图1(或图2)和图3，控制***300分别与各个子***中的控制器5进行数据交互，各个子***中的控制器5根据控制***300的控制命令控制各自子***中的桥式变流模块2、耦合模块3，以控制各自子***的工作状态，以使不同子***的电池组之间的电量相对均衡。
本实施例中，控制***300负责充放电控制和各子***之间的均衡控制，各子***的控制器5负责自身子***内的均衡控制，其中：
控制***300根据所在相电路内有效的子***中的桥式变流模块中储能电容C1电压的均值生成子***电池组1的充放电电流参考指令；
控制***300根据各子***电池组1电量的多少调整各子***电池组的充放电电流指令，控制各子***的电池组1相互之间电量的均衡；子***电池组电量偏高，且处于充电状态，则减小充电电流指令，处于放电状态，则增大放电电流指令；子***电池组电量偏低，且处于充电状态，则增大充电电流指令，处于放电状态，则减小放电电流指令；
控制***300向各子***的控制器5发送电池组1充放电电流指令，各子***的控制器5通过控制耦合模块3控制向电池组1充电或放电电流的大小；
进一步地，子***的控制器5根据子***电池组中各节电池的电量，控制子***的均衡模块4实现子***电池组1内各节电池电量的均衡。
在可选的实施例中，控制***300根据交流电网的电压、有功和无功需求确定一个工频周期内多个时刻所需要的电压，并基于每个时刻所需要的电压和各个子***所能输出的电压值来确定该时刻需要投入的子***的目标数量；控制***300根据需要投入工作的子***处于充电还是放电的状态来选择目标数量的子***进入投入状态，其它子***则进入旁路状态；当子***处于充电状态时，控制***300优先选择桥式变流模块2中储能电容电压值较低的子***进入投入状态；当子***处于放电状态时，优先选择桥式变流模块2中储能电容电压值较高的子***进入投入状态。
本实施例中，当第i节储能电池正负极电压与电池组内电池平均电压的偏差超过均衡阈值时，控制器5输出均衡控制信号，电池均衡模块4响应均衡控制信号补充或释放第i节储能电池的电能，以使第i节储能电池的电能与电池组1内其它电池的电能均衡，其中，1≤i≤N。在具体实施例中，电池均衡模块4将第i节储能电池释放的电能充到整个电池组中，或将整个电池组放电的电流充入第i节储能电池中。
对于电池均衡模块4，可以采用两种方式来均衡电池组内的电池电量，具体如下：
在一种实施例中，请参考图4，为本实施例公开的一种电池均衡模块4电路结构示意图，图中示例了n个储能电池BAT1、BAT2……BATn串联得到的电池组1；电池均衡模块4包括：N个释放单元41，与N节储能电池一一对应，各个释放单元41连接在各自对应的储能电池的正负极。图中，标记S1、S2……Sn为第1、2……n个释放单元的均衡控制信号。
本实施例中，当第i节储能电池正负极电压超过预设阈值时，控制器5向第i个释放单元41输出均衡控制信号Si(1≤i≤N)；第i个释放单元41导通第i节储能电池正负极，以释放第i节储能电池的电能。
在具体实施例中，请参考图4，释放单元41包括：功率电阻Rd和开关管Qk，其中，功率电阻Rd可以通过发热的方式来释放电池输出的能量，功率电阻Rd和开关管Qk的连接方式如下：
在一种连接方式中，请参考图4，功率电阻Rd的一端连接对应储能电池的正极，功率电阻Rd的另一端连接至开关管Qk的第一极，开关管Qk的第二极连接至对应储能电池的负极。
在另一种连接方式中(未示出)，功率电阻Rd的一端连接对应储能电池的负极，功率电阻Rd的另一端连接至开关管Qk的第一极，开关管Qk的第二极连接至对应储能电池的正极。
本实施例中，请参考图4，开关管Qk的控制极响应均衡控制信号导通开关管Qk的第一极和第二极，以使对应储能电池通过功率电阻Rd释放电能。
本实施例中，当其中一节储能电池过度充电时，对应的开关管Qk导通，将多余的能量耗散到功率电阻Rd中，从而平衡被监视的每节储能电池。该实施例的优点是低成本和低复杂度。
在另一种实施例中，请参考图5，为本实施例公开的一种电池均衡模块4电路结构示意图，图中示例了n个储能电池BAT1、BAT2……BATn串联得到的电池组1；电池均衡模块4包括：N个均衡单元42，与N节储能电池一一对应；第一开关单元G；各个均衡单元42的两个输入端连接在各自对应的储能电池的正负极，均衡单元42的两个输出端连接至所在电池组1的正极M+、负极M-(经过第一开关单元G连接至负极M-)。图中，标记S1、S2……Sn为第1、2……n个均衡单元的均衡控制信号。
本实施例中，当第i节储能电池正负极电压相对电池组内电池的平均电压超过预设阈值时，控制器5向第i个均衡单元42的第一开关单元G输出均衡控制信号Si(1≤i≤N)；第i个均衡单元42通过输入端将第i节储能电池的电能与第i节储能电池所在的电池组1的电能进行交换。
在具体实施例中，请参考图5，均衡单元42包括：互感线圈L和第二开关单元K，其中：互感线圈L的初级线圈的一端连接至对应储能电池的正极，初级线圈的另一端经由第二开关单元K连接至对应储能电池的负极；互感线圈L的次级线圈的一端连接至对应储能电池所在电池组1的正极，另一端经由第一开关单元G连接至所在电池组1的负极。
本实施例中，第二开关单元K和开关G响应均衡控制信号导通，以使对应储能电池的电能经由互感线圈L的初级线圈、次级线圈与对应储能电池所在的电池组1进行能量交换。
作为示例，请参考图5，当例如第2节储能电池正负极电压超过电池组电池平均电压达到阈值时，控制器5向第2个均衡单元42输出均衡控制信号，此时，第2个均衡单元42中的第二开关单元K响应均衡控制信号导通；于是，第2节储能电池的正负极经由互感线圈L的初级线圈形成通路，次级线圈由互感原理输出从初级线圈耦合的电能，并经由输出端M+、M-输送到电池组1的正负极(即标记M+、M-)，从而，实现了第2节储能电池的电能传送给该节储能电池所在的电池组1。当第2节储能电池正负极电压低于电池组电池平均电压达到阈值时，控制器5向第2个均衡单元42输出均衡控制信号，此时，第2个均衡单元42中的第一开关单元G响应均衡控制信号导通；于是，电池组的正负极M+、M-经由互感线圈L的次级线圈形成通路，初级线圈由互感原理输出从次级线圈耦合的电能，并输送至第2节电池的正负极，从而，实现了该节储能电池所在的电池组1将电能传送给第2节储能电池。
本实施例中，通过均衡单元42实现了电池组内不同电池之间重新分配多余的能量。这样可以回收能量并且产生的浪费更低。该实施方式中，能量并没有以热量的形式耗散掉，而是被重新利用，为电池组中的其余电池充电。该实施方式充分利用了电池组中每一节电池的容量，提高了电池组的利用率。
在可选的实施例中，请参考图3、图4和图5，子***还包括：电池电压温度检测模块6，用于检测所述电池组的电池电压、电池温度，电池电压温度检测模块6与电池组和控制器5连接。控制器5根据储能电池的电压、温度限制电池组的充放电电流。当子***的电池组1的储能电池温度超过一定阈值，或子***的电池组1的任一节电池电压超过上限阈值或低于下限阈值，或子***的电池组1的充放电电流超过限制值时，子***控制器5输出或经控制***300决策后输出旁路控制信号，以使子***桥式变流模块2响应旁路控制信号短接与电网连接的交流侧，以隔离电网和电池组1；或者子***控制器5输出断路信号，第一切换MOS管Q1和第二切换MOS管Q2均响应断路信号断开各自的第一极和第二极，以停止电池组1的电能传输；当某个子***异常旁路时，如果剩余子***数量仍然满足储能***运行的要求，储能***的控制***300控制剩余子***保持运行。
在一种实施例中，当储能电池的温度超过温度阈值时，控制器5输出旁路信号，桥式变流模块2响应旁路信号短接与电网连接的交流侧，以隔离电网和电池组1。具体地，对于全桥变流器(见下文描述)，可以导通MOS管Q23和MOS管Q24，从而使得第一端h1和第二端h2经由MOS管Q23和MOS管Q24连通，从而旁路了该子***；对于半桥变流器，可以导通MOS管Q26，从而使得第一端h1和第二端h2经由MOS管Q26连通，从而旁路了该子***。
需要说明的是，由于每一相电路由各个子***级联而成，而每个子***均配置有电池组，因此，对于同一项电路，旁路了一个子***之后，其它子***依然可以级联参与到该相电路的工作中(充电、放电)。也就是，旁路一个子***，既可以保护该子***，又可以隔离该子***，使得该子***不影响整相电路的继续工作，为电池储能***的可靠、安全工作带来了保障。
在另一种实施例中，请参考图3、图4和图5，子***还包括：电池电压温度检测模块6，用于检测所述电池组的电池电压、电池温度，电池电压温度检测模块6与电池组和控制器5连接。
本实施例中，当储能电池的温度超过温度阈值时，控制器5输出断路信号，第一切换MOS管Q1响应断路信号断开第一极和第二极，以停止向电池组1传输直流电能；或者，第一切换MOS管Q1和第二切换MOS管Q2均响应断路信号断开各自的第一极和第二极，以停止向电池组1传输直流电能。
本实施例中，通过断开第一切换MOS管Q1，或者断开第一切换MOS管Q1和第二切换MOS管Q2，也可以实现停止向该子***充电，从而，同样地，保护了该子***；并且，又可以隔离该子***，使得该子***不影响整相电路的工作。
关于控制***300提供给子***的最终的充放电电流指令，参考图6，为本实施例公开的一种子控制间电量均衡控制的原理示意图，控制***300根据所在相电路内有效的子***中的储能电容C1电压的均值生成子***电池组1的充放电电流参考指令；控制***300根据各子***电池组1电量相对各子***电池组平均电量的偏差生成的各子***电池组的充放电电流指令的修正值；各个子***对应充放电电流参考指令和充放电电流指令的修正值相加，形成各个子***最终的充放电电流指令。具体如下：
子***充放电电流指令分为两部分：
部分1：控制***300根据所在相电路内有效的子***中的桥式变流模块储能电容电压的均值生成子***电池组1的充放电电流参考指令，见图中黑色实箭头线所示的闭环控制***，其中，Uc(N)为子***储能电容电压的额定值；
Figure BDA0003801063580000161
为n个子***储能电容C1实际的平均电压，其中，Uc(i)为第i个子***的储能电容C1电压。
Figure BDA0003801063580000162
为储能电容C1电压偏差，通过低通滤波和第一PI控制器生成子***充放电电流指令。
部分2：控制***300根据各子***电池组1电量相对各子***电池组平均电量的偏差生成的各子***电池组的充放电电流指令的修正值，见图中虚箭头线所示的闭环控制***，其中，
Figure BDA0003801063580000171
为n个子***电池组电量的均值，SOC(i)为第i个子***的电池组电量，SOCavg-SOC(i)为第i个子***的电池组电量的偏差，通过面向第i个子***的第二PI控制器形成第i个子***充放电电流指令的修正值。
部分1的子***充放电电流指令和部分2的各个子***充放电电流指令的修正值相加，形成各个子***最终的充放电电流指令。
控制***300将上述最终的充放电电流指令发送给各子***的控制器5，各子***的控制器5通过控制耦合模块3控制向电池组1充电或放电电流的大小。
本实施例中，通过上述两部分构成双闭环控制***，约束每个电池组电量不会突出，每个电池组都尽可能同时到达充满/放空的状态，不至于因为个别电池组提前充满/放空而导致整个***不能继续充/放电，具体来说：
通常子***储能电容C1电压有标准值；
控制电网进入储能***的总能量与所有子***电池组充放电总能量一致：如果两者不一致，多余的能量会反映在储能电容C1电压的变化上，通过第一PI控制器来使得各子***储能电容C1的平均电压与储能电容C1电压的标准值一致，即各子***储能电容C1存储的能量平衡则电网进入到储能***各个子***的能量与各个子***流入到各个电池组的能量，在总量上是均衡一致的；
各个子***电池组之间电量的均衡一致：由于储能电池组特性的不一致，各个子***的电量可能会存在不一致，通过面向每个子***存在一个第二PI控制器，第二PI控制器跟踪控制其对应的子***的电池组电量与各个子***电池组的平均电量一致，即使得不同子***的电池组之间的电量得到了均衡一致的效果。
此外，通过上述两部分构成双闭环控制***，可以提高均衡控制效率。例如，在现有技术中，当电池串联的数量非常多时(例如100节)，需要分别控制每节电池，此时电路设计和控制难度很大。而采用上述两部分构成双闭环控制***，结合多电平拓扑电压输出时各个子***的选择性的投入、退出，可以相对容易地控制电网与储能***之间的电量总量均衡，对于电池组之间电量均衡，无需额外的电路设计和损耗，由此可以提高均衡控制的效率。在具体实施过程中，子***中的一些模块可以采用现有的电路结构来实现，为便于本领域技术人员理解，本实施例对子***中的一些模块进行展开说明：
在一种实施例中，桥式变流模块2由全桥变流器来实现，请参考图3，桥式变流模块2包括全桥变流器和储能电容C1。全桥变流器主要由多个MOS管(例如Q21-Q24)组成。全桥变流器的一侧为桥式变流模块2的交流侧，如图3中所示的第一端h1以及第二端h2，用于接入交流电网；全桥变流器的另一侧为桥式变流模块2的耦合侧，如图3中所示的第三端h3以及第四端h4，用于接入耦合模块3。具体地，MOS管Q21的第二极与MOS管Q23的第一极连接形成第一端h1，MOS管Q22的第二极与MOS管Q24的第一极连接形成第二端h2；MOS管Q21的第一极与MOS管Q22的第一极连接形成第三端h3，MOS管Q23的第二极与MOS管Q24的第二极连接形成第四端h4。MOS管Q21、Q22、Q23、Q24的控制极响应各自的控制信号导通/关断各自的第一极和第二极。
在可选的实施例中，全桥变流器的另一侧连接储能电容C1的两端，该另一侧为桥式变流模块2的耦合侧，如图3中所示的第三端h3以及第四端h4，该耦合侧与耦合模块3连接。
在另一种实施例中，桥式变流模块2由半桥变流器来实现，请参考图7，为本实施例公开的另一种储能***子***电路结构示意图；，桥式变流模块2包括半桥变流器和储能电容C1。如图7所示，半桥变流器主要有2个MOS管(Q25、Q26)组成，两个MOS管Q25、Q26形成一个桥臂；半桥变流器的一侧为桥式变流模块2的交流侧，如图7中所示的第一端h1以及第二端h2，用于接入交流电网；半桥变流器的另一侧为桥式变流模块2的耦合侧，如图4中所示的第三端h3以及第四端h4，用于接入耦合模块3。具体地，MOS管Q25的第二极与MOS管Q26的第一极连接形成第一端h1，MOS管Q26的第二极形成第二端h2；储能电容C1的两端分别连接在MOS管Q25的第一极和MOS管Q26的第二极，并由此形成第三端h3与第四端h4。本实施例中，MOS管Q25导通、MOS管Q26关断，可对储能电容C1进行充放电，MOS管Q25关闭、MOS管Q26导通时，可旁路整个子***。
在具体实施过程中，可以依据实际应用场景来选择半桥变流器或全桥变流器来实现桥式变流模块2。当选择全桥变流器来实现桥式变流模块2，优先选择图1的拓扑结构；当选择半桥变流器来实现桥式变流模块2，优先选择图2的拓扑结构。
本实施例中，在桥式变流模块2设置储能电容C1，可以改善电网输入电流的文波。具体地，以全桥变流器为例进行说明，
交流电网的输入电流为正弦电流，当桥式变流模块2的第一端h1以及第二端h2输入为正弦电流的正半波时，控制MOS管Q21和Q24导通，此时对电容C1两端进行充电，当桥式变流模块2的第一端h1以及第二端h2输入为正弦电流的负半波时，控制MOS管Q22和Q23导通，此时电容两端也是在充电状态。充电过程中，储能电容C1的充电电流为脉动式的充电电流；储能电容C1的存在使得储能电容C1两端的电压相对稳定。在后续由耦合模块3控制下对电池组1进行充电时，桥式变流模块2的直流侧可以为储能单元提供相对稳定的直流电压输出，为电池组1充电。
在本实施例中，以储能电容C1作为交流电网和电池组1之间能量转换的中转站，可以将电网输入的纹波较大的脉动电流，转化为纹波较小的直流电压，维持桥式变流模块2输出的直流电压处于相对稳定的状态，以在对电池组1进行充电时减少直流纹波，从而减少对电池组1的损害。
需要说明的是，由于电池组与交流电网之间可能同时存在有功和无功交换，储能电容也存在放电的暂态过程，但宏观上是交流电网对储能电容进行了充电，即储能电容中存储了电能。
请参考图3，耦合模块3连接在桥式变流模块2的耦合侧和电池组1之间，耦合模块3用于对桥式变流模块2和电池组1进行耦合匹配，所称耦合匹配可以是电压匹配、电流匹配。此外，耦合模块3还可以对桥式变流模块2输出的直流电流进行纹波滤波，并将滤波后的直流电能传输给电池组1；或者，耦合模块3用于将电池组1输出的电能传输给桥式变流模块2，通过桥式变流模块2输送至电网。本实施例中，通过耦合模块3可以使桥式变流模块2和电池组1之间的电压适配，具体地，可以是升压，也可以是降压。在具体实施例中，耦合模块3可以由单个DC-DC单元形成，也可以由多个并联的DC-DC单元形成，还可以是由DC-DC单元与LC滤波电路的组合形成。请参考图3，本实施例中，耦合模块3的第一端d1和第二端d2形成耦合模块3的第一直流侧，与桥式变流模块2的耦合侧即第三端h3、第四端h4连接，耦合模块3的第二端d2和第三端d3形成耦合模块3的第二直流侧，与电池组1的正、负极连接。本实施例中，通过耦合模块3，除了可以进行电压、电流匹配，还能起到滤波作用，减少充放电流的纹波。
需要说明的是，在具体实施过程中，可以通过DC-DC单元来实现耦合模块3的升压或降压功能。优选地，耦合模块3可以通过充放电控制单元来配置为降压型DC-DC(具体地，参见下述充放电控制单元的电路描述)，对于降压型DC-DC而言，由于第二直流侧的电压低于第一直流侧的电压，因而可以适用于电池组规模更小的场合，从而在用于储能***时，可以提供更高的控制精度和更为多样化的工作能力。
在具体实施例中，请参考图3和图7，耦合模块3包括充放电控制单元，充放电控制单元包括：第一切换MOS管Q1、第二切换MOS管Q2和第一电感L1，在本实施例中，2个切换MOS管Q1、Q2串联形成一个半桥变换器的桥臂，其中：第一切换MOS管Q1的第二极和第二切换MOS管Q2的第一极连接，该连接点连接第一电感L1的第一端；第二切换MOS管Q2的第二极连接至桥式变流模块2的负极端和电池组1的负极端。本实施例中，第一切换MOS管Q1的第一极连接至桥式变流模块2中耦合侧的正极端和电池组1的正极端中的一个，第一电感L1的第二端连接至桥式变流模块2中耦合侧的正极端和电池组1的正极端中的另一个，具体如下：
在一种实施例中，请参考图3，第一切换MOS管Q1的第一极(例如漏极)连接至桥式变流模块2的正极端(h3端)，同时，第一切换MOS管Q1的第一极(例如漏极)引出作为耦合模块3的第一端d1；第二切换MOS管Q2的第二极(例如源极)连接至桥式变流模块2的负极端和电池组1的负极端(h4端)，同时，第二切换MOS管Q2的第二极(例如源极)引出作为耦合模块3的第二端d2；第一切换MOS管Q1的第二极(例如源极)和第二切换MOS管Q2的第一极(例如漏极)连接，该连接点连接第一电感L1的第一端，第一电感L1的第二端经由耦合电路或直接(见下文描述)连接至电池组1的正极端。
在具体实施过程中，当桥式变流模块2向电池组1充电时，第一切换MOS管Q1的控制极和第二切换MOS管Q2的控制极响应充电控制信号按预设开关频率交替导通各自的第一极和第二极，以将桥式变流模块2输出的电能经由后级耦合电路传送给电池组1。具体地，第一切换MOS管Q1的充电控制信号和第二切换MOS管Q2的充电控制信号为反相的PWM信号：在一个开关周期中，先关断第二切换MOS管Q2，导通第一切换MOS管Q1；然后关断第一切换MOS管Q1后，导通第二切换MOS管Q2，桥式变流模块2的耦合侧输出的脉动直流电流(经第一电感L1消除部分纹波)给电池组1充电。
当电池组1向桥式变流模块2放电时，第一切换MOS管Q1的控制极和第二切换MOS管Q2的控制极响应放电控制信号交替导通各自的第一极和第二极，以将电池组1释放的电能传送给桥式变流模块2。具体地，第一切换MOS管Q1的放电控制信号和第二切换MOS管Q2的放电控制信号为反相的PWM信号：在一个开关周期内，先控制第二切换MOS管Q2导通，第一切换MOS管Q1关闭，此时，电池组1输出的电流流过第一电感L1，能量存储在第一电感L1中；而后再控制第二切换MOS管Q2关闭，而后第一切换MOS管Q1导通，，此时，第一电感L1通过第一切换MOS管Q1给储能电容C1充电。在下一个开关周期中，继续上述过程，最终，储能电容C1两端的电压维持在一个基本稳定的值。可以理解，当通过储能单元30为交流电网输送电能时，通过桥式变流器中开关管的控制，桥式变流模块2的交流侧第一端h1和第二端h2的输出电压可以为+U子***电容电压、-U子***电容电压、或0。
在另一种实施例中，作为图3的替代实施例，请参考图7，为本实施例公开的一种耦合模块3的替代方案电路结构示意图，具体地，耦合模块3中充放电控制单元的位置与电感L1位置调换。如图7所示，第一切换MOS管Q1的第一极(例如漏极)引出作为耦合模块3的第三端d3，连接至电池组1的正极端；第二切换MOS管Q2的第二极(例如源极)引出作为耦合模块3的第二端d2，连接至桥式变流模块2的负极端和电池组1的负极端；第一切换MOS管Q1的第二极(例如源极)和第二切换MOS管Q2的第一极(例如漏极)连接，该连接点连接第一电感L1的第一端，第一电感L1的另一端引出(或经由耦合电路引出)作为耦合模块3的第一端d1，连接至桥式变流模块2中耦合侧的正极端h3。
本实施例中，耦合模块3的的第一端d1、第二端d2与桥式变流模块2第三端h3、第四端h4连接；耦合模块3的第二端d2、第三端d3与电池组1的正负极连接。
通过这种设置，可以实现一种升压型DC-DC单元(对于充电过程而言)，从而即使储能电容C1两端的电压低于储能单元30中电池组两端的电压，也能实现对电池组1进行充电。
需要说明的是，图3和图7的两个实施例中，桥式变流模块2、耦合模块3可以随意组合。
本实施例中，所称耦合电路可以是电感、电容的组合，具体如下：
在另一种实施例中，耦合电路在电感L1的基础上，再增加连接LC电路，请参考图3和图7，为本实施例公开的另一种耦合模块3实施例电路结构示意图，其中，图3为适用于降压型，图7适用于升压型。在具体实施例中，耦合模块3还包括：电容C2和第二电感L2，其中，电容C2连接在第一电感L1的第二端和第二切换MOS管Q2的第二极之间；第二电感L2串联在第一电感L1的第二端和电池组1的正极端之间。具体地：
请参考图3，第一切换MOS管Q1的第一极(例如漏极)引出作为耦合模块3的第一端d1；电容C2的一端连接至第一切换MOS管Q1的第二极(例如源极)和第二切换MOS管Q2的第一极(例如漏极)的连接点，电容C2的另一端连接至第二切换MOS管Q2的第二极(例如源极)，该连接点引出作为耦合模块3的第二端d2；第一电感L1的一端连接在第一切换MOS管Q1的第二极(例如源极)和第二切换MOS管Q2的第一极(例如漏极)的连接点，第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端连接，第二电感L2的另一端引出作为耦合模块3的第三端d3。耦合模块3的第一端d1和第二端d2连接至桥式变流模块2的两个端(h3和h4)，耦合模块3的第二端d2和第三端d3连接至电池组1的正负极。
此时，电感L1、L2以及电容C2形成了一个π型滤波电路，以进一步消除电池组1中充放电时直流电流中的纹波，确保电流纹波尽可能小，保护电池组1，延长电池的寿命。
请参考图7，第一电感L1的一端连接在第一切换MOS管Q1的第二极(例如源极)和第二切换MOS管Q2的第一极(例如漏极)的连接点，第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端连接，第二电感L2的另一端引出作为耦合模块3的第一端d1；电容C2的一端连接至第一切换MOS管Q1的第二极(例如源极)和第二切换MOS管Q2的第一极(例如漏极)的连接点，电容C2的另一端连接至第二切换MOS管Q2的第二极(例如源极)，该连接点引出作为耦合模块3的第二端d2；第一切换MOS管Q1的第一极(例如漏极)引出作为耦合模块3的第三端d3。耦合模块3的第一端d1和第二端d2连接至桥式变流模块2的两个端(h3和h4)，耦合模块3的第二端d2和第三端d3连接至电池组1的正负极。
此时，电感L1、L2以及电容C2形成了一个π型滤波电路，以进一步消除电池组1中充放电时直流电流中的纹波，确保电流纹波尽可能小，保护电池组1，延长电池的寿命。
为了进一步消除充放电时直流电流中的纹波，在可选的实施例中，耦合模块3内可以由多个充放电控制单元进行并联，请参考图8，为本实施例公开的第三种耦合模块3实施例电路结构示意图，耦合模块3包括：M个并联的充放电控制单元，M≥2，每个充放电控制单元的工作相位依次相差360°/M；各个第一切换MOS管Q1的第一极并联；各个第二切换MOS管Q2的第二极并联；各个第一电感L1的第二端并联。具体地，以降压型耦合模块3为例，各个第一切换MOS管Q1的第一极并联至桥式变流模块2的正极端(h3端)；各个第二切换MOS管Q2的第二极并联至桥式变流模块2的负极端和电池组1的负极端(h4端)；各个充放电控制单元经由各自的耦合电路(图中电感L1示例)后连接至电池组1的正极端。
对于升压型耦合模块3，其并联方式类似，在此不再赘述。
在具体实施过程中，每个充放电控制单元上的电流相位依次相差360°/M，作为示例，请参考图9，为本实施例公开的一种M个充放电控制单元电流叠加过程示意图，以具有4个充放电控制单元为例，则第i+1个充放电控制单元电流相位比第i个充放电控制单元的电流相位延迟90°(i＝1、2、3)，也就是，第2、3、4个充放电控制单元相比第1个充放电控制单元的电流相位分别延迟90°、180°、270°。在具体实施过程中，可以通过控制各个充放电控制单元的开关时序(例如第一切换MOS管Q1的导通时序)来实现相位差。
本实施例中，请参考图9，多个充放电控制单元相位上的差异，使得多充放电控制单元合并后的直流电流相比于单支路时的直流电流，直流纹波更小。同时，多个充放电控制单元的存在，可以无需通过开关频率的不断增大来减少纹波，这样使得每个充放电控制单元中的开关频率可以更小，一定程度上降低开关损耗，减少储能***整体损耗，提高能量转换效率。
在可选的实施例中，各个充放电控制单元的耦合电路至少部分复用。请参考图10，为本实施例公开的第四种耦合模块3实施例电路结构示意图，具体地，多个充放电控制单元并联，并各自配置了耦合电路的第一电感L1，同时，各个充放电控制单元共同复用耦合电路的第二电感L2和电容C2，复用的第二电感L2和电容C2能分别与各个充放电控制单元单独配置的第一电感L1形成π型滤波电路，确保d3处电流纹波尽可能小，以进一步消除电池组1中充放电时直流电流中的纹波，保护电池组1，延长电池的寿命。
耦合模块3可以为任意实现上述目标的电路，不限于上述电路实现。
依据本发明实施例公开的一种电池储能***，包括控制***和相电路，每相电路包括顺次级联的子***，子***包括：电池组，由N节储能电池串联得到，用于存储电网输出的电能；桥式变流模块用于将交流电能转化为直流电能，以存储至电池组，或者将电池组输出的电能转化为交流电，并入电网；耦合模块用于对桥式变流模块和电池组进行耦合匹配，电池均衡模块用于监测每节储能电池的工作状态，响应均衡控制信号均衡控制电池组内各电池的电能，由此实现了电池储能***的级联结构。
并且，控制器用于接收电池均衡模块监测到的每节储能电池的工作状态，并对桥式变流模块、耦合模块、电池均衡模块中的至少一者进行控制，也就是，对于N节串联的储能电池，本申请方案可以将N控制在一个易于进行电池均衡控制实现的范围内(如10以内)，从而可以有效控制各节储能电池中的电量，避免单节电池触发诸如过压、欠压等保护导致的停止整个电池组的充电过程。使得整相电路的电池储能模块能够存储更多的电能，充分发挥了电池储能模块的容量，避免容量浪费。也就是说，减小了电池组中最弱电池对电池组的性能带来的不利影响。
另外，需要说明的是，由于划分了多个子***，可以提高储能***的安全性，具体来说，每个子***可以独立控制旁路或投入，当检测到电池组故障时，可以旁路该子***；并且，传统储能***无法有效实现主动均衡在于其串联的电池数量太多，均衡电路过于复杂而无法实现，本申请将储能***划分为多个子***，可以缩减储能子***电池组的规模，每个子***电池数目较少，子***内均衡模块相对简单而可实现，最终以极低的损耗实现电池电量在子***内的均衡和子***间的均衡，真正提高了电池容量的利用率。
对于均衡模块，当第i节储能电池正负极电压相对电池组内电池的平均电压超过预设阈值时，控制器向第i个均衡单元的第一开关单元输出均衡控制信号；第i个均衡单元通过输入端将第i节储能电池的电能与第i节储能电池所在的电池组的电能进行交换。通过均衡单元实现了电池组内不同电池之间重新分配多余的能量。这样可以回收能量并且产生的浪费更低，能量并没有以热量的形式耗散掉，而是被重新利用，为电池组中的其余电池充电。充分利用了电池组中每一节电池的容量，提高了电池组的利用率。
本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (15)

1.一种电池储能***，包括单相或三相电路，其特征在于，包括控制***(300)和相电路，每相电路包括顺次级联的多个子***，所述子***包括：
电池组(1)，由N节储能电池串联得到，用于存储电网输出的电能，N为大于或等于2的整数；
桥式变流模块(2)，用于将交流电能转化为直流电能，以存储至所述电池组(1)，或者将所述电池组(1)输出的电能转化为交流电能，并入电网；所述桥式变流模块(2)具有交流侧和耦合侧，所述交流侧用于将子***串接于多个子***中；所述桥式变流模块(2)包括储能电容(C1)，连接在所述耦合侧的两端；
耦合模块(3)，连接在所述桥式变流模块(2)的耦合侧和所述电池组(1)之间，用于对所述桥式变流模块(2)和所述电池组(1)进行耦合匹配；
电池均衡模块(4)，连接至所述电池组(1)，所述电池均衡模块(4)用于监测每节储能电池的工作状态，还用于响应均衡控制信号均衡所述电池组(1)内各节电池的电量；
控制器(5)，与所述桥式变流模块(2)、所述耦合模块(3)和所述电池均衡模块(4)的控制端均连接，能够接收所述电池均衡模块(4)监测到的每节储能电池的工作状态，并对所述桥式变流模块(2)、所述耦合模块(3)、所述电池均衡模块(4)中的至少两者进行控制；
所述控制***(300)分别与各个子***中的控制器(5)进行数据交互，各个子***中的控制器(5)根据所述控制***(300)的控制命令控制各自子***中的桥式变流模块(2)、耦合模块(3)和/或电池均衡模块(4)，以控制各自子***的工作状态，其中：
所述控制***(300)负责充放电控制和各子***之间的均衡控制，各子***的控制器(5)负责自身子***内的均衡控制，其中：
所述控制***(300)根据所在相电路内有效的子***中的桥式变流模块中储能电容(C1)电压的均值生成子***电池组(1)的充放电电流参考指令；
所述控制***(300)根据各子***电池组(1)电量的多少调整各子***电池组的充放电电流指令，控制各子***的电池组(1)相互之间电量的均衡；子***电池组电量偏高，且处于充电状态，则减小充电电流指令，处于放电状态，则增大放电电流指令；子***电池组电量偏低，且处于充电状态，则增大充电电流指令，处于放电状态，则减小放电电流指令；
所述控制***(300)向各子***的控制器(5)发送电池组(1)充放电电流指令，各子***的控制器(5)通过控制耦合模块(3)控制向电池组(1)充电或放电电流的大小；
所述子***的控制器(5)根据子***电池组中各节电池的电量，控制子***的均衡模块(4)实现子***电池组(1)内各节电池电量的均衡。
2.如权利要求1所述的电池储能***，其特征在于，所述电池均衡模块(4)包括：N个均衡单元(42)，与所述N节储能电池一一对应；第一开关单元(G)；各个均衡单元(42)的两个输入端连接在各自对应的储能电池的正负极，均衡单元(42)的两个输出端连接至所在电池组(1)的正、负极；
当第i节储能电池正负极电压超过预设阈值时，所述控制器(5)向第i个均衡单元(42)的第一开关单元(G)输出均衡控制信号；所述第i个均衡单元(42)通过输入端将所述第i节储能电池的电能，与所述第i节储能电池所在的电池组(1)的电能进行交换，其中，1≤i≤N。
3.如权利要求2所述的电池储能***，其特征在于，所述均衡单元(42)包括：互感线圈(L)和第二开关单元(K)；
所述互感线圈(L)的初级线圈的一端连接至对应储能电池的正极，所述初级线圈的另一端经由所述第二开关单元(K)连接至对应储能电池的负极；所述互感线圈(L)的次级线圈的一端连接至对应储能电池所在电池组(1)的正极，另一端经由第一开关单元(G)连接至所在电池组(1)的负极；
所述第二开关单元(K)和第一开关单元(G)响应所述均衡控制信号导通，以使对应储能电池的电能经由所述互感线圈(L)的初级线圈、次级线圈与对应储能电池所在的电池组(1)进行能量交换。
4.如权利要求1所述的电池储能***，其特征在于，所述子***还包括：
电池电压温度检测模块(6)，用于检测所述电池组的电池电压、电池温度，所述电池电压温度检测模块(6)与所述电池组和所述控制器(5)连接，所述控制器(5)根据储能电池的电压、温度限制所述电池组的充放电电流。
5.如权利要求1-4任意一项所述的电池储能***，其特征在于，
所述控制***(300)根据交流电网的电压、有功和无功需求确定一个工频周期内多个时刻所需要的电压，并基于每个时刻所需要的电压和各个子***所能输出的电压值来确定该时刻需要投入的子***的目标数量；
所述控制***(300)根据所述需要投入工作的子***处于充电还是放电的状态来选择目标数量的子***进入投入状态，其它子***则进入旁路状态；当子***处于充电状态时，所述控制***(300)优先选择桥式变流模块(2)中储能电容电压值的较低子***进入投入状态；当子***处于放电状态时，优先选择桥式变流模块(2)中储能电容电压值较高的子***进入投入状态。
6.如权利要求1-4任意一项所述的电池储能***，其特征在于，
所述控制***(300)根据所在相电路内有效的子***中的储能电容(C1)电压的均值生成子***电池组(1)的充放电电流参考指令；
所述控制***(300)根据各子***电池组(1)电量相对各子***电池组平均电量的偏差生成的各子***电池组的充放电电流指令的修正值；
各个子***对应充放电电流参考指令和充放电电流指令的修正值相加，形成各个子***最终的充放电电流指令。
7.如权利要求1-4任意一项所述的电池储能***，其特征在于，所述耦合模块(3)包括：充放电控制单元；
所述充放电控制单元包括：第一切换MOS管(Q1)、第二切换MOS管(Q2)和第一电感(L1)；
所述第一切换MOS管(Q1)的第二极和所述第二切换MOS管(Q2)的第一极连接，该连接点连接所述第一电感(L1)的第一端；
所述第二切换MOS管(Q2)的第二极连接至所述桥式变流模块(2)的负极端和所述电池组(1)的负极端；
所述第一切换MOS管(Q1)的第一极连接至所述桥式变流模块(2)中耦合侧的正极端和所述电池组(1)的正极端中的一个，所述第一电感(L1)的第二端连接至所述桥式变流模块(2)中耦合侧的正极端和所述电池组(1)的正极端中的另一个；
当所述桥式变流模块(2)向所述电池组(1)充电时，所述第一切换MOS管(Q1)的控制极和所述第二切换MOS管(Q2)的控制极响应充电控制信号交替导通各自的第一极和第二极，以将所述桥式变流模块(2)输出的电能传送给所述电池组(1)；
当所述电池组(1)向所述桥式变流模块(2)放电时，所述第一切换MOS管(Q1)的控制极和所述第二切换MOS管(Q2)的控制极响应放电控制信号交替导通各自的第一极和第二极，以将所述电池组(1)释放的电能传送给所述桥式变流模块(2)。
8.如权利要求7所述的电池储能***，其特征在于，
当子***的电池组(1)的储能电池温度超过一定阈值，或子***的电池组(1)的任一节电池电压超过上限阈值或低于下限阈值，或子***的电池组(1)的充放电电流超过限制值时，所述子***控制器(5)输出或经所述控制***(300)决策后输出旁路控制信号，以使所述子***桥式变流模块(2)响应所述旁路控制信号短接与电网连接的交流侧，以隔离电网和所述电池组(1)；或者所述子***控制器(5)输出断路信号，所述第一切换MOS管(Q1)和所述第二切换MOS管(Q2)均响应所述断路信号断开各自的第一极和第二极，以停止所述电池组(1)的电能传输；当某个子***异常旁路时，如果剩余子***数量仍然满足储能***运行的要求，储能***的控制***(300)控制剩余子***保持运行。
9.如权利要求7所述的电池储能***，其特征在于，所述耦合模块(3)包括：M个并联的充放电控制单元，M≥2，每个充放电控制单元的工作相位依次相差360°/M；
各个第一切换MOS管(Q1)的第一极并联；
各个第二切换MOS管(Q2)的第二极并联；
各个第一电感(L1)的第二端并联。
10.如权利要求7所述的电池储能***，其特征在于，
所述第一切换MOS管(Q1)的第一极连接至所述桥式变流模块(2)中耦合侧的正极端；
所述第一电感(L1)的第二端连接至所述电池组(1)的正极端。
11.如权利要求10所述的电池储能***，其特征在于，所述耦合模块(3)还包括：
电容(C2)，连接在所述第一电感(L1)的第二端和所述第二切换MOS管(Q2)的第二极之间；
第二电感(L2)，串联在所述第一电感(L1)的第二端和所述电池组(1)的正极端之间。
12.如权利要求7所述的电池储能***，其特征在于，
所述第一切换MOS管(Q1)的第一极连接至所述电池组(1)的正极端；
所述第一电感(L1)的第二端连接至所述桥式变流模块(2)中耦合侧的正极端。
13.如权利要求12所述的电池储能***，其特征在于，所述耦合模块(3)还包括：
电容(C2)，连接在所述第一电感(L1)的第二端和所述第二切换MOS管(Q2)的第二极之间；
第二电感(L2)，串联在所述第一电感(L1)的第二端和所述桥式变流模块(2)中耦合侧的正极端之间。
14.如权利要求1-4任意一项所述的电池储能***，其特征在于，所述电池储能***为单相或三相电路储能***；
所述桥式变流模块(2)由全桥变流器实现；
每相电路包括一个顺次级联了多个子***的桥臂，其中，每个子***交流侧的两个交流接入端(h1、h2)分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端(h1、h2)串联；首个子***的第一端(h1)连接交流电网的一相接入点，所述多个子***之间和/或所述首个子***的第一端(h1)与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感(200)；末个子***的第二端(h2)连接交流电网的中性接入点。
15.如权利要求1-4任意一项所述的电池储能***，其特征在于，所述电池储能***为三相电路储能***，所述电池储能***还包括直流电网连接端；
所述桥式变流模块(2)由半桥变流器实现或由全桥变流器实现；
每相电路包括上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和所述下桥臂级联的子***数量相同，其中：
在所述上桥臂中，每个子***的交流侧的两个交流接入端(h1、h2)分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端(h1、h2)串联；自交流电网向直流电网正极端(DC+)，首个子***的第二端(h2)连接交流电网的一相接入点，所述上桥臂中的多个子***之间和/或所述首个子***的第二端(h2)与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感(200)；末个子***的第一端(h1)连接直流电网正极端(DC+)；
在所述下桥臂中，每个子***的交流侧的两个交流接入端(h1、h2)分别与相邻的子***交流侧的两个交流接入端(h1、h2)串联；自交流电网向直流电网负极端(DC-)，首个子***的第一端(h1)连接交流电网的一相接入点，所述下桥臂中的多个子***之间和/或所述首个子***的第一端(h1)与交流电网的接入点之间串联有至少一个电感(200)；末个子***的第二端(h2)连接直流电网负极端(DC-)。
CN202210983389.0A 2022-08-16 2022-08-16 电池储能*** Active CN115313457B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210983389.0A CN115313457B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 电池储能***
PCT/CN2022/119307 WO2024036685A1 (zh) 2022-08-16 2022-09-16 电池储能***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210983389.0A CN115313457B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 电池储能***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115313457A true CN115313457A (zh) 2022-11-08
CN115313457B CN115313457B (zh) 2023-06-20

Family

ID=83863456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210983389.0A Active CN115313457B (zh) 2022-08-16 2022-08-16 电池储能***

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN115313457B (zh)
WO (1) WO2024036685A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117833417A (zh) * 2024-01-05 2024-04-05 深圳市昔诺达科技有限公司 一种电池组恒功率控制电路、方法、终端和可读存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104901381A (zh) * 2015-06-16 2015-09-09 北京亿利智慧能源科技有限公司 H桥级联储能***的均衡电流控制方法
CN109617164A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 广东电网有限责任公司 一种梯次利用电池soc均衡控制方法
CN113890069A (zh) * 2021-06-17 2022-01-04 北方工业大学 基于可变均衡系数的级联型储能***控制方法
KR20220068082A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 효성중공업 주식회사 델타구조 반도체변압기 기반 에너지 저장장치의 SoC 균등제어 장치 및 방법

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204858603U (zh) * 2015-06-02 2015-12-09 武汉众宇动力***科技有限公司 电池***
CN106532829A (zh) * 2016-11-29 2017-03-22 河南科技大学 锂电池组充放电的两级均衡控制电路、***及控制策略
CN106926741A (zh) * 2017-04-28 2017-07-07 胡楷 新能源汽车电力驱动***及其电池电量主动均衡方法
US11358492B2 (en) * 2018-09-04 2022-06-14 GM Global Technology Operations LLC Self-balancing switching control of dual-pack rechargeable energy storage system with series and parallel modes
CN109039136A (zh) * 2018-09-27 2018-12-18 唐瑭 一种基于模块化多电平变流器的动力总成***

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104901381A (zh) * 2015-06-16 2015-09-09 北京亿利智慧能源科技有限公司 H桥级联储能***的均衡电流控制方法
CN109617164A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 广东电网有限责任公司 一种梯次利用电池soc均衡控制方法
KR20220068082A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 효성중공업 주식회사 델타구조 반도체변압기 기반 에너지 저장장치의 SoC 균등제어 장치 및 방법
CN113890069A (zh) * 2021-06-17 2022-01-04 北方工业大学 基于可变均衡系数的级联型储能***控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117833417A (zh) * 2024-01-05 2024-04-05 深圳市昔诺达科技有限公司 一种电池组恒功率控制电路、方法、终端和可读存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024036685A1 (zh) 2024-02-22
CN115313457B (zh) 2023-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104078992A (zh) 一种储能电压平衡电力电子电能变换***及其控制方法
CN108155657B (zh) 储能变流器及其主电路拓扑结构以及均衡控制方法
JP2011109901A (ja) 電力管理システム及びこれを備える系統連係型電力保存システム
CN201726205U (zh) 一种交流储能柜及储能电站***
KR20140035799A (ko) 배터리 시스템 및 에너지 저장 시스템
JP2011109901A5 (zh)
CN102916440A (zh) 一种基于电池储能***的功率转换***及其控制方法
CN109950969B (zh) 一种基于光伏备用的变电站直流***应急电源
US10958086B2 (en) Battery system
CN114448228B (zh) 基于端口电压状态判别的直挂式储能变流器冗余控制方法及***
CN108011425B (zh) 一种电池组主动均衡电路及方法
WO2023179734A1 (zh) 一种全电流控制电池模块及全电流控制电池储能***
WO2023093057A1 (zh) 一种充电模块及充电***
CN103199630A (zh) 一种大容量中压电池储能***
CN110445205B (zh) 一种直流电源均衡管理***及控制方法
CN115313457B (zh) 电池储能***
CN216819454U (zh) 储能功率模块以及储能***
US11811310B2 (en) Power conversion system and control method
CN114725966B (zh) 分布式储能***及分布式储能控制方法
CN114629195B (zh) 一种梯次利用电池的部分功率柔性成组***
CN218335341U (zh) 一种电力储能***及其子***
CN113224816B (zh) 串联电池组隔离接口、选通网络、保护与均衡电路、方法
CN114421506A (zh) 交流电池储能模块和交流电池储能***
CN115313440B (zh) 电能储能***
US11984748B2 (en) Battery module based on full current control and battery energy storage system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant