CN117937663A - 一种过电流保护的储能柜及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种过电流保护的储能柜及控制方法,该储能柜包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器。***熔丝用于在功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,断开多个电池包和功率变换器的电气连接。采用本申请,可以在功率变换器的直流端的电流值过大时,及时断开多个电池包和功率变换器的电气连接,电路保护装置的体积小,响应速度快,同时提升***的安全性,结构简单,设计成本低,适用性强。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域,尤其涉及一种过电流保护的储能柜及控制方法。
背景技术
在电力电子技术领域中,通常利用储能柜为负载(例如,本地用电设备或者电网等)供电,储能柜通常包括多个电池包和功率变换器,功率变换器将多个电池包(或者说电芯、电芯包等)传输的直流电能转换成交流电能传输至负载端。当储能柜出现电气故障而出现过流时,供电***可能会因为短路或过载造成电缆线路过热超温导致起火风险,甚至可能造成多个电池包热失控而引起起火***等安全事故。因此,当储能柜出现电气故障,也需要快速切断多个电池包与功率变换器之间的故障回路,以保证储能柜内多个电池包和负载端的用电安全。在现有技术中,通常利用断路器、熔断器或者接触器作为过流保护装置对储能柜进行保护,然而断路器和熔断器的生效时间较长,无法及时切断多个电池包和功率变换器的连接,控制时间长,适用性低;且接触器生效的故障电流范围较小,当故障电流较大,接触器可能存在烧蚀或熔焊,可靠性低,安全性低。
发明内容
本申请提供了一种过电流保护的储能柜及控制方法,可以在功率变换器的直流端的电流值过大时,及时断开多个电池包和功率变换器的电气连接,电路保护装置的体积小,响应速度快,同时提升***的安全性,结构简单,设计成本低,适用性强。
第一方面,本申请提供了一种过电流保护的储能柜,该储能柜可包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器。这里的电路保护装置可包括***熔丝,多个电池包可通过正直流母线和负直流母线连接功率变换器的直流端,***熔丝可连接于正直流母线和负直流母线中的任一直流母线上,功率变换器的交流端可用于连接负载。这里的***熔丝可用于在功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,断开该任一直流母线与多个电池包和功率变换器的电气连接。
可以理解,供电***里面的储能柜可以向负载传输电能,当供电***发生电气故障,如储能柜内或者储能柜与负载之间的连接线发生短路故障,或者负载端过载,供电***可能会因为短路或过载造成电缆线路过热超温导致起火风险,甚至可能造成多个电池包热失控而引起起火***等安全事故。为了防止供电***电气故障对储能柜产生影响,需要快速切断多个电池包与功率变换器之间的故障回路,以保证储能柜内多个电池包和负载端的用电安全。在本申请中,***熔丝可以连接于正直流母线或负直流母线中的任一直流母线上。可以理解,在供电***发生故障,导致功率变换器直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,***熔丝可以接收储能柜内部的控制器的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而通过***熔丝所连接的直流母线断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。这里,功率变换器的直流端的电流值可以是功率变换器的正直流端的电流值,也可以是功率变换器的负直流端的电流值,还可以是功率变换器的正直流端的电流值和负直流端的电流值经过加权计算等过程之后得到的电流值。在本申请中,为了表述方便,将储能柜内部的控制器、储能柜外部的中控***或者供电***中具有控制功能的其他功能模块统称为控制模块,以下不再赘述。采用本申请,可以在功率变换器的直流端的电流值过大时,及时断开多个电池包和功率变换器的电气连接,电路保护装置的体积小,响应速度快,同时提升***的安全性,结构简单,设计成本低,适用性强。
结合第一方面,在第一种可能的实施方式中,这里的电路保护装置还可包括熔断器,这里的***熔丝可连接于正直流母线和负直流母线中的任一直流母线上,通断器可连接于正直流母线和负直流母线中的另一直流母线上。这里的熔断器可用于在功率变换器的直流端的电流值大于或等于第二电流阈值时,断开该另一直流母线与多个电池包和功率变换器的电气连接。这里,第二电流阈值大于或等于第一电流阈值。
在本申请中,***熔丝可以连接于正直流母线或负直流母线中的任一直流母线上,熔断器可以连接于另一根直流母线上。可以理解,在供电***发生故障,导致功率变换器直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,***熔丝可以接收储能柜内部的控制器的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而通过***熔丝所连接的直流母线断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。可以理解,在供电***发生故障,导致功率变换器直流端的电流值过大,例如大于或等于第二电流阈值时,熔断器可以由于过流产生的热能熔断,进而通过熔断器所连接的直流母线断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。这里,第二电流阈值可以大于或等于第一电流阈值。具体而言,在电气故障导致功率变换器的直流端的电流超过第一电流阈值时,由于工作原理不同,导致***熔丝的作用时间比熔断器的生效时间更短,可以及时通过***熔丝断开多个电池包与功率变换器的连接。在电气故障导致功率变换器的直流端的电流超过第二电流阈值时,故障电流更大,产生的热能更多,熔断器可以更快熔断,缩短熔断器的生效时间,也可以及时通过熔断器断开多个电池包与功率变换器的连接。更进一步地,在一些供电安全标准中,也要求储能柜内部具有双重电路保护措施,以便在其中一种保护措施,可以通过另一种保护措施对储能柜进行保护,例如,在***熔丝失效时,可以通过熔断器断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以提高供电***的安全性。
结合第一方面或第一方面第一种可能的实施方式,在第二种可能的实施方式中,储能柜还可以包括控制器。这里,控制器可与***熔丝通信连接。这里的控制器可以用于在功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,控制***熔丝断开其连接的任一直流母线与多个电池包和功率变换器的电气连接。这里,控制器可以在功率变换器的直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,向电路保护装置中具有电路分断功能的元件发送分断指令,例如向***熔丝发出分断指令,以通过***熔丝断开多个电池包和功率变换器的电气连接,控制方法简便,适用性强。
结合第一方面或第一方面任一种可能的实施方式,在第三种可能的实施方式中,这里的电路保护装置还可包括接触器,接触器可连接于多个电池包和功率变换器之间。这里的接触器可用于在功率变换器的直流端的电流值大于或等于第三电流阈值时,断开多个电池包和功率变换器的电气连接。这里,第三电流阈值小于或等于第一电流阈值。这里的接触器可以作为一种对储能柜进行保护电路的开关装置。可以理解,在电气故障导致功率变换器的直流端的电流值过大时,接触器可以接收控制模块的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。同时可以理解,在电气故障被修复,需要储能柜恢复为负载供电时,接触器可以接收控制模块的控制指令闭合,进而重新导通多个电池包与功率变换器的电气连接。这里,电路保护装置可以包括一个接触器,也可以包括多个接触器。在包括一个接触器时,可以通过一个接触器控制多个电池包和功率变换器之间的电气连接,简便灵活,节约成本,提高储能柜的集成度;在包括多个接触器时,可以通过多个接触器满足多个电池包与功率变换器的安全距离,进一步提高供电***的安全性。
结合第一方面或第一方面任一种可能的实施方式,在第四种可能的实施方式中,这里的电路保护装置还可包括漏电流检测电路,漏电流检测电路可连接功率变换器的正直流端和负直流端。这里的漏电流检测电路可用于获取功率变换器的直流端的电流值,并基于功率变换器的直流端的电流值获得功率变换器的直流端和大地之间的电流值。这里的接触器还可用于在漏电流检测电路检测到功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,断开多个电池包和功率变换器的电气连接。
可以理解,供电***的电气故障可以包括差模短路故障,例如直流主功率回路也即多个电池包和功率变换器之间的正负直流母线之间的绝缘被破坏,或者功率变换器中的开关管损坏,这可能导致功率变换器的直流侧的正负极之间电流不平衡,形成差模故障电流。供电***的电气故障还可以包括共模短路故障,例如多个电池包或者正负直流母线与大地之间的绝缘被破坏,或者功率变换器与大地之间的绝缘被破坏,这可能导致功率变换器与大地之间电流不平衡,形成共模故障电流,或者说对地故障电流。进一步可以理解,这里的漏电流检测电路可以检测功率变换器的直流端的电流值,进而可以将功率变换器的直流端的电流值进行诸如矢量相加等计算之后,得到功率变换器的直流端和大地之间的电流值。进一步地,漏电流检测电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包、功率变换器和负载形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包和功率变换器的电气连接。漏电流检测电路也可以将功率变换器的直流端和大地之间的电流值与第一对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。漏电流检测电路也可以在功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以接触器为例,在漏电流检测电路检测到功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,接触器可以接收电流检测电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
结合第一方面或第一方面任一种可能的实施方式,在第五种可能的实施方式中,这里的电路保护装置还可包括分流器和第一放大器,分流器可连接于多个电池包和功率变换器之间,第一放大器可连接分流器。这里的分流器可用于将功率变换器的直流端的电流分流至第一放大器。这里的第一放大器可用于将功率变换器的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值。这里的***熔丝可用于在放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,断开多个电池包和功率变换器的电气连接。这里,第四电流阈值由第一电流阈值基于第一放大倍数得到。可以理解,在不同的应用场景中,储能柜进行供电的电流大小可能不相同,或者说功率变换器的直流端的电流大小也可能不同,这可能导致储能柜或者外部的中控***无法直接将功率变换器的直流端的电流值与第一电流阈值进行比较。进一步可以理解,这里的分流器可以将功率变换器的直流端的电流分流至第一放大器,进而第一放大器可以将功率变换器的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值。相应地,储能柜也可以将第一电流阈值按照第一放大倍数进行放大,得到第四电流阈值。进而控制模块可以获取放大后的电流值,并将放大后的电流值和第四电流阈值进行比较。在放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,***熔丝可以接收电流检测电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
结合第一方面或第一方面任一种可能的实施方式,在第六种可能的实施方式中,这里的功率变换器可包括功率变换电路和电流采集电路。这里,功率变换电路的直流端可作为功率变换器的直流端通过正直流母线和负直流母线连接多个电池包,功率变换电路的交流端可作为功率变换器的交流端连接负载,电流采集电路可连接功率变换电路的交流端。这里的电流采集电路可用于获取功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。这里的***熔丝或接触器还可用于在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开多个电池包和功率变换电路的电气连接。这里,对地故障电流还可以包括功率变换器的交流端与大地之间的电流。这里的电流采集电路可以检测功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。比如,当功率变换电路有多相交流端时,电流采集电路或者电流采集电路连接的计算模块或者控制模块可以将功率变换电路的各相交流端的电流值进行矢量相加,并将相加后的电流值的幅值作为功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。进一步地,电流采集电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以***熔丝为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
结合第一方面第六种可能的实施方式,在第七种可能的实施方式中,这里的功率变换器还可包括继电器,继电器可连接于功率变换电路的交流端和负载之间。这里的继电器可用于在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开功率变换电路和负载的电气连接。这里,电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是继电器、接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以继电器为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,继电器可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器和负载的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
第二方面,本申请提供了一种储能柜,该储能柜可包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器,电路保护装置可包括接触器,功率变换器可包括功率变换电路和电流采集电路。这里,功率变换电路的直流端可通过接触器、正直流母线和负直流母线连接多个电池包,功率变换电路的交流端可用于连接负载,电流采集电路可连接功率变换电路的交流端。这里的电流采集电路可用于获取功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。这里的接触器可用于在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开多个电池包和功率变换电路的电气连接。
可以理解,当供电***发生故障,且对地故障电流包括功率变换器的交流端与大地之间的电流时,这里的电流采集电路可以检测功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。比如,当功率变换电路有多相交流端时,电流采集电路或者电流采集电路连接的计算模块或者控制模块可以将功率变换电路的各相交流端的电流值进行矢量相加,并将相加后的电流值的幅值作为功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。进一步地,电流采集电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,断开供电回路可以指断开功率变换器和负载的电气连接。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以***熔丝为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
结合第二方面,在第一种可能的实施方式中,这里的功率变换器还可包括继电器,继电器可连接于功率变换电路的交流端和负载之间。这里的继电器可用于在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开功率变换电路和负载的电气连接。这里,电流采集电路可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,断开供电回路可以指断开功率变换器和负载的电气连接。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是继电器、接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以继电器为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,继电器可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器和负载的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
第三方面,本申请提供了一种过电流保护的储能柜的控制方法,该方法可适用于储能柜,该储能柜可包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器,电路保护装置可包括***熔丝,多个电池包可通过正直流母线和负直流母线连接功率变换器的直流端,***熔丝可连接于正直流母线和负直流母线中的任一直流母线上,功率变换器的交流端可用于连接负载,该方法可包括:当功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,通过***熔丝断开任一直流母线与多个电池包和功率变换器的电气连接。
在本申请中,***熔丝可以连接于正直流母线或负直流母线中的任一直流母线上。可以理解,在供电***发生故障,导致功率变换器直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,***熔丝可以接收储能柜内部的控制器的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而通过***熔丝所连接的直流母线断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。采用本申请,可以在功率变换器的直流端的电流值过大时,及时断开多个电池包和功率变换器的电气连接,电路保护装置的体积小,响应速度快,同时提升***的安全性,结构简单,设计成本低,适用性强。
结合第三方面,在第一种可能的实施方式中,电路保护装置还可包括熔断器,***熔丝可连接于正直流母线和负直流母线中的任一直流母线上,熔断器可连接于正直流母线和负直流母线中的另一直流母线上。方法可包括:当功率变换器的直流端的电流值大于或等于第二电流阈值时,通过熔断器断开另一直流母线与多个电池包和功率变换器的电气连接。这里,第二电流阈值大于或等于第一电流阈值。可以理解,在供电***发生故障,导致功率变换器直流端的电流值过大,例如大于或等于第二电流阈值时,熔断器可以由于过流产生的热能熔断,进而通过熔断器所连接的直流母线断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。这里,第二电流阈值可以大于或等于第一电流阈值。具体而言,在电气故障导致功率变换器的直流端的电流超过第一电流阈值时,由于工作原理不同,导致***熔丝的作用时间比熔断器的生效时间更短,可以及时通过***熔丝断开多个电池包与功率变换器的连接。在电气故障导致功率变换器的直流端的电流超过第二电流阈值时,故障电流更大,产生的热能更多,熔断器可以更快熔断,缩短熔断器的生效时间,也可以及时通过熔断器断开多个电池包与功率变换器的连接。更进一步地,在一些供电安全标准中,也要求储能柜内部具有双重电路保护措施,以便在其中一种保护措施,可以通过另一种保护措施对储能柜进行保护,例如,在***熔丝失效时,可以通过熔断器断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以提高供电***的安全性。
结合第三方面或第三方面第一种可能的实施方式,在第二种可能的实施方式中,储能柜还可包括控制器,控制器可以与***熔丝通信连接,方法还可包括:当功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,通过控制器控制所述***熔丝断开所述任一直流母线与所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接。这里,控制器可以在功率变换器的直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,向电路保护装置中具有电路分断功能的元件发送分断指令,例如向***熔丝发出分断指令,以通过***熔丝断开多个电池包和功率变换器的电气连接,控制方法简便,适用性强。
结合第三方面或第三方面任一种可能的实施方式,在第三种可能的实施方式中,电路保护装置还可包括接触器,接触器可连接于多个电池包和功率变换器之间,方法还可包括:当功率变换器的直流端的电流值大于或等于第三电流阈值时,通过接触器断开多个电池包和功率变换器的电气连接,第三电流阈值小于或等于第一电流阈值。这里的接触器可以作为一种对储能柜进行保护电路的开关装置。可以理解,在电气故障导致功率变换器的直流端的电流值过大时,接触器可以接收控制模块的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。同时可以理解,在电气故障被修复,需要储能柜恢复为负载供电时,接触器可以接收控制模块的控制指令闭合,进而重新导通多个电池包与功率变换器的电气连接。这里,电路保护装置可以包括一个接触器,也可以包括多个接触器。在包括一个接触器时,可以通过一个接触器控制多个电池包和功率变换器之间的电气连接,简便灵活,节约成本,提高储能柜的集成度;在包括多个接触器时,可以通过多个接触器满足多个电池包与功率变换器的安全距离,进一步提高供电***的安全性。
结合第三方面或第三方面任一种可能的实施方式,在第四种可能的实施方式中,电路保护装置还可包括漏电流检测电路,漏电流检测电路可连接功率变换器的正直流端和负直流端,方法还可包括:通过漏电流检测电路获取功率变换器的直流端的电流值,并基于功率变换器的直流端的电流值获得功率变换器的直流端和大地之间的电流值。当漏电流检测电路检测到功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,通过接触器断开多个电池包和功率变换器的电气连接。可以理解,这里的漏电流检测电路可以检测功率变换器的直流端的电流值,进而可以将功率变换器的直流端的电流值进行诸如矢量相加等计算之后,得到功率变换器的直流端和大地之间的电流值。进一步地,漏电流检测电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包、功率变换器和负载形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包和功率变换器的电气连接。漏电流检测电路也可以将功率变换器的直流端和大地之间的电流值与第一对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。漏电流检测电路也可以在功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以接触器为例,在漏电流检测电路检测到功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,接触器可以接收电流检测电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
结合第三方面或第三方面任一种可能的实施方式,在第五种可能的实施方式中,电路保护装置还可包括分流器和第一放大器,分流器可连接于多个电池包和功率变换器之间,第一放大器可连接分流器,方法还可包括:通过分流器将功率变换器的直流端的电流分流至第一放大器。通过第一放大器将功率变换器的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值。当放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,通过***熔丝断开多个电池包和功率变换器的电气连接。这里,第四电流阈值由第一电流阈值基于第一放大倍数得到。可以理解,在不同的应用场景中,储能柜进行供电的电流大小可能不相同,或者说功率变换器的直流端的电流大小也可能不同,这可能导致储能柜或者外部的中控***无法直接将功率变换器的直流端的电流值与第一电流阈值进行比较。进一步可以理解,这里的分流器可以将功率变换器的直流端的电流分流至第一放大器,进而第一放大器可以将功率变换器的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值。相应地,储能柜也可以将第一电流阈值按照第一放大倍数进行放大,得到第四电流阈值。进而控制模块可以获取放大后的电流值,并将放大后的电流值和第四电流阈值进行比较。可以理解,第一放大器也可以连接具有比较功能的电路,例如模数转换电路,模数转换电路可以将放大后的电流值与第四电流阈值的比较结果发送给控制模块。在放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,***熔丝可以接收电流检测电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
结合第三方面或第三方面任一种可能的实施方式,在第六种可能的实施方式中,功率变换器可包括功率变换电路和电流采集电路,功率变换电路的直流端可作为功率变换器的直流端通过正直流母线和负直流母线连接多个电池包,功率变换电路的交流端可用于作为功率变换器的交流端可连接负载,电流采集电路可连接功率变换电路的交流端,方法还可包括:通过电流采集电路获取功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。当功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过***熔丝或接触器断开多个电池包和功率变换电路的电气连接。这里,对地故障电流还可以包括功率变换器的交流端与大地之间的电流。这里的电流采集电路可以检测功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。比如,当功率变换电路有多相交流端时,电流采集电路或者电流采集电路连接的计算模块或者控制模块可以将功率变换电路的各相交流端的电流值进行矢量相加,并将相加后的电流值的幅值作为功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。进一步地,电流采集电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以***熔丝为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
结合第三方面第六种可能的实施方式,在第七种可能的实施方式中,继电器可连接于功率变换电路的交流端和负载之间,方法还可包括:当功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过继电器断开功率变换电路和负载的电气连接。这里,电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是继电器、接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以继电器为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,继电器可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器和负载的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
第四方面,本申请提供了一种过电流保护的储能柜的控制方法,该方法可适用于储能柜,该储能柜可包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器,电路保护装置可包括接触器,功率变换器可包括功率变换电路和电流采集电路,功率变换电路的直流端可通过接触器、正直流母线和负直流母线连接多个电池包,功率变换电路的交流端可用于连接负载,电流采集电路可连接功率变换电路的交流端,该方法可包括:通过电流采集电路获取功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。当功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过接触器断开多个电池包和功率变换电路的电气连接。可以理解,当供电***发生故障,且对地故障电流包括功率变换器的交流端与大地之间的电流时,这里的电流采集电路可以检测功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。比如,当功率变换电路有多相交流端时,电流采集电路或者电流采集电路连接的计算模块或者控制模块可以将功率变换电路的各相交流端的电流值进行矢量相加,并将相加后的电流值的幅值作为功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。进一步地,电流采集电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包、功率变换器和负载形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包和功率变换器的电气连接。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以***熔丝为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
结合第四方面,在第一种可能的实施方式中,功率变换器还可包括继电器,继电器可连接于功率变换电路的交流端和负载之间,方法还可包括:当功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过继电器断开功率变换电路和负载的电气连接。这里,电流采集电路可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是继电器、接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以继电器为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,继电器可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器和负载的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
附图说明
图1是本申请实施例提供的储能柜的应用场景示意图;
图2是本申请实施例提供的储能柜的一结构示意图;
图3是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图;
图4是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图;
图5是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图;
图6是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图;
图7是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图;
图8是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图;
图9是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图;
图10是本申请实施例提供的控制方法的一流程示意图;
图11是本申请实施例提供的控制方法的另一流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的储能柜可以适用于新能源发电领域,传统发电调峰调频领域,重要设备供电领域等多种应用领域,具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。本申请提供的供电***可适用于大型光伏电站、工商业光伏供电、户用光伏储能供电、纯储能供电等不同的场景,在此不做限制。下面将以纯储能供电环境作为功率变换器的应用场景为例进行说明,以下不再赘述。
请参见图1,图1是本申请实施例提供的储能柜的应用场景示意图。本申请提供的过电流保护的储能柜适用于供电***,如图1所示,该储能柜包括多个电池包2和功率变换器3。这里,功率变换器3的直流端可用于连接多个电池包2,功率变换器3的交流端可用于连接负载4。在一些可行的实施方式中,功率变换器3可以将多个电池包2提供的直流电能转换为交流电能传输给负载4。这里,多个电池包2可以包括纯储能***中的储能电池组成的多个电池包,也可以包括光储***中的储能电池组成的多个电池包,还可以包括其他供电***中的储能电池组成的多个电池包,也可以包括多个电芯包组成的电池模组。这里的负载4可以包括电网或者交流负载,也可以包括具有输出交流电功能的交流电源。这里,功率变换器3可以将多个电池包2所储存的直流电能转换为交流电能传输给电网或者交流负载。可以理解,本申请提供的多个电池包2适用于通过功率变换器3连接负载4为在无市电或者市电差的偏远地区的基站设备供电,或者为家用设备供电等为多种类型的用电设备供电的应用场景中,具体可根据实际应用场景确定,在此不做限制。进一步可以理解,负载4可以包括传输线、电力中转站点、通信基站或者家用设备等用电设备或电力传输设备。在一些应用场景中,在负载端的电能充足时,功率变换器3也可以将负载4的电能存储至多个电池包2中。
可以理解,当供电***发生电气故障,如储能柜内或者储能柜与负载4之间的连接线发生短路故障,或者负载4端过载,供电***可能会因为短路或过载造成电缆线路过热超温导致起火风险,甚至可能造成多个电池包2热失控而引起起火***等安全事故。为了防止供电***电气故障对储能柜产生影响,需要快速切断供电***的供电回路,以保证供电***的用电安全。可以理解,对于纯储能供电***而言,供电***的供电回路可以是多个电池包2与功率变换器3和负载4之间的供电回路,切断供电***的供电回路可以指断开多个电池包2与功率变换器3之间的电气连接,也可以指断开功率变换器3和负载4之间的电气连接,以下不再赘述。也就是说,在供电***发生故障时,及时断开供电回路可以保证储能柜内多个电池包2和负载4端的用电安全。本申请仅以纯储能供电***中储能柜的工作方式为例,对本申请提供的储能柜进行介绍,可以理解,本申请提供的储能柜以及储能柜的控制方法,也可以适用于其他类型的储能柜,以下不再赘述。
请再次参见图1,如图1所示,储能柜可包括多个电池包2、电路保护装置1和功率变换器3,电路保护装置1可包括***熔丝11。这里,多个电池包2可通过正直流母线和负直流母线连接功率变换器3的直流端,***熔丝11可连接于正直流母线和负直流母线中的任一直流母线上,功率变换器3的交流端可用于连接负载4。这里的***熔丝11可用于在功率变换器3的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,断开任一直流母线与多个电池包2和功率变换器3的电气连接。
可以理解,在供电***发生故障,导致功率变换器3直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,***熔丝11可以接收储能柜内部的控制器的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而通过***熔丝11所连接的直流母线断开多个电池包2与功率变换器3的电气连接,以对储能柜中的多个电池包2和电子元件进行保护。这里,功率变换器的直流端的电流值可以是功率变换器的正直流端的电流值,也可以是功率变换器的负直流端的电流值,还可以是功率变换器的正直流端的电流值和负直流端的电流值经过加权计算等过程之后得到的电流值。
在本申请中,为了表述方便,将储能柜内部的控制器、储能柜外部的中控***或者供电***中具有控制功能的其他功能模块统称为控制模块,并且本申请中并不限制控制模块的具体电路和位置,可以根据应用场景进行确定,以下不再赘述。
请进一步参照图1,在一些可行的实施方式中,电路保护装置1还可以包括熔断器12,***熔丝11可连接于正直流母线和负直流母线中的任一直流母线上,熔断器12可连接于正直流母线和负直流母线中的另一直流母线上。这里的熔断器12可用于在功率变换器3的直流端的电流值大于或等于第二电流阈值时,断开另一直流母线与多个电池包2和功率变换器3的电气连接。这里,第二电流阈值大于或等于第一电流阈值。在供电***发生故障,导致功率变换器3直流端的电流值过大,例如大于或等于第二电流阈值时,熔断器12可以由于过流产生的热能熔断,进而通过熔断器12所连接的直流母线断开多个电池包2与功率变换器3的电气连接,以对储能柜中的多个电池包2和电子元件进行保护。这里,第二电流阈值可以大于或等于第一电流阈值。具体而言,在电气故障导致功率变换器3的直流端的电流超过第一电流阈值时,由于工作原理不同,导致***熔丝11的作用时间比熔断器12的生效时间更短,可以及时通过***熔丝11断开多个电池包2与功率变换器3的连接。在电气故障导致功率变换器3的直流端的电流超过第二电流阈值时,故障电流更大,产生的热能更多,熔断器12可以更快熔断,缩短熔断器12的生效时间,也可以及时通过熔断器12断开多个电池包2与功率变换器3的连接。更进一步地,在一些供电安全标准中,也要求储能柜内部具有双重电路保护措施,以便在其中一种保护措施,可以通过另一种保护措施对储能柜进行保护,例如,在***熔丝11失效时,可以通过熔断器12断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接,以提高供电***的安全性。
采用本申请,可以在功率变换器3的直流端的电流值过大时,及时断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接,电路保护装置1的体积小,响应速度快,同时提升***的安全性,结构简单,设计成本低,适用性强。
在一些可行的实施方式中,储能柜还可以包括控制器(图中未示出)。这里,控制器可与***熔丝11通信连接。这里的控制器可以用于在功率变换器3的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,控制***熔丝11断开其连接的任一直流母线与多个电池包和功率变换器的电气连接。这里,控制器可以在功率变换器3的直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,向电路保护装置1中具有电路分断功能的元件发送分断指令,例如向***熔丝11发出分断指令,以通过***熔丝断开多个电池包和功率变换器的电气连接,控制方法简便,适用性强。
在一些可行的实施方式中,电路保护装置还可包括接触器。具体请一并结合图2,图2是本申请实施例提供的储能柜的一结构示意图。如图2所示,电路保护装置1还可包括接触器13,接触器13可连接于多个电池包2和功率变换器3之间。图2中仅以接触器13a为例表示接触器13可以连接的位置,在一些应用场景中,接触器13也可以连接在接触器13b所示的位置。相应地,接触器13也可以连接与图2中并未画出的位置,例如接触器13可以连接在***熔丝11和多个电池包2之间,也可以连接在熔断器12和多个电池包2之间等等。这里的接触器13可用于在功率变换器3的直流端的电流值大于或等于第三电流阈值时,断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接。这里,第三电流阈值小于或等于第一电流阈值。也就是说,这里的接触器13可以作为一种对储能柜进行保护电路的开关装置,接触器13还可以是其他具有相同功能的开关装置,也可以是多个接触器集成的具有开关功能的模块。可以理解,在电气故障导致功率变换器3的直流端的电流值过大时,接触器13可以接收控制模块的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而断开多个电池包2与功率变换器3的电气连接,以对储能柜中的多个电池包2和电子元件进行保护。同时可以理解,在电气故障被修复,需要储能柜恢复为负载4供电时,接触器13可以接收控制模块的控制指令闭合,进而重新导通多个电池包2与功率变换器3的电气连接。这里,电路保护装置1可以包括一个接触器13a,也可以包括多个接触器13,例如接触器13a和接触器13b。在包括一个接触器13时,可以通过一个接触器13控制多个电池包2和功率变换器3之间的电气连接,简便灵活,节约成本,提高储能柜的集成度;在包括多个接触器13时,可以通过多个接触器13满足多个电池包2与功率变换器3的安全距离,进一步提高供电***的安全性。
在一些可行的实施方式中,电路保护装置还可以包括缓启电路。请再次参见图2,如图2所示,电路保护装置1可以包括缓启动电路10,缓启动电路10可以包括串联的开关和保护电阻。这里,缓启动电路10可以并联于接触器13的两端。在供电***开始工作或者重新启机之前,缓启动电路10中的开关可以先闭合,以通过缓启动电路为功率变换器3和多个电池包2之间的元件充电(例如母线电容,图中未画出),减小接触器13两端的电压差值,使得接触器13在闭合的时候不会由于两端电压差值过大发生故障,例如被击穿或者过流,以提升***启机时的安全性。在接触器13闭合之后,在储能柜正常工作期间,可以断开缓启动电路中的开关,以减小电能损耗,提高能量利用效率。相应地,图2中所示的缓启电路也可以适用于其他实施方式中的储能柜,此后不再赘述。
在一些可行的实施方式中,电路保护装置还可包括漏电流检测电路。具体请一并结合图3,图3是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图。如图3所示,电路保护装置1还可包括漏电流检测电路,也即,图3中的剩余电流保护器(Res idua l Current OperatedProtect ive Device,RCD)。这里,漏电流检测电路可连接功率变换器3的正直流端和负直流端。这里的漏电流检测电路可用于获取功率变换器3的直流端的电流值,并基于功率变换器3的直流端的电流值获得功率变换器3的直流端和大地之间的电流值。这里的接触器13还可用于在漏电流检测电路检测到功率变换器3的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接。
可以理解,供电***的电气故障可以包括差模短路故障,例如直流主功率回路也即多个电池包2和功率变换器3之间的正负直流母线之间的绝缘被破坏,或者功率变换器3中的开关管损坏,这可能导致功率变换器3的直流侧的正负极之间电流不平衡,形成差模故障电流。供电***的电气故障还可以包括共模短路故障,例如多个电池包2或者正负直流母线与大地之间的绝缘被破坏,或者功率变换器3与大地之间的绝缘被破坏,这可能导致功率变换器3与大地之间电流不平衡,形成共模故障电流,或者说对地故障电流。进一步可以理解,这里的漏电流检测电路可以检测功率变换器3的直流端的电流值,进而可以将功率变换器3的直流端的电流值进行诸如矢量相加等计算之后,得到功率变换器3的直流端和大地之间的电流值。进一步地,漏电流检测电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包2、功率变换器3和负载4形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包2和功率变换器3的电气连接。漏电流检测电路也可以将功率变换器3的直流端和大地之间的电流值与第一对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。漏电流检测电路也可以在功率变换器3的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器13或者***熔丝11等具有电路分断功能的器件。以接触器13为例,在漏电流检测电路检测到功率变换器3的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,接触器13可以接收电流检测电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
可以理解,在不同的应用场景中,储能柜进行供电的电流大小可能不相同,或者说功率变换器3的直流端的电流大小也可能不同,这可能导致储能柜或者外部的中控***无法直接将功率变换器3的直流端的电流值与第一电流阈值进行比较。在一些可行的实施方式中,电路保护装置还可包括分流器和放大器。具体请一并结合图4,图4是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图。如图4所示,电路保护装置1还可包括分流器14和第一放大器15a,分流器14可连接于多个电池包2和功率变换器3之间,第一放大器15a可连接分流器14。这里的分流器14可用于将功率变换器3的直流端的电流分流至第一放大器15a。这里的第一放大器15a可用于将功率变换器3的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值。这里的***熔丝11可用于在放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接。这里,第四电流阈值由第一电流阈值基于第一放大倍数得到。
进一步可以理解,这里的分流器14可以将功率变换器3的直流端的电流分流至第一放大器15a,进而第一放大器15a可以将功率变换器3的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值。相应地,储能柜也可以将第一电流阈值按照第一放大倍数进行放大,得到第四电流阈值。进而控制模块可以获取放大后的电流值,并将放大后的电流值和第四电流阈值进行比较。可以理解,第一放大器15a也可以连接具有比较功能的电路,例如模数转换电路,模数转换电路可以将放大后的电流值与第四电流阈值的比较结果发送给控制模块。在放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,***熔丝11可以接收电流检测电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在一些可行的实施方式中,为了满足不同应用场景对于功率变换器的直流端的电流值进行检测的需求,电路保护装置还可以包括多个放大器。请再次参见图4,如图4所示,第二放大器15b可以连接分流器14。这里的分流器14可用于将功率变换器3的直流端的电流分流至第二放大器15b。这里的第二放大器15b可用于将功率变换器3的直流端的电流值以第二放大倍数放大,以得到放大后的电流值。这里,第二放大倍数可以基于具体的应用场景进行确定。例如,当储能柜需要利用电池管理模块等功能模块对多个电池包2的放电电压、放电电流或者电芯温度等参数进行分析的时候,可以基于电池管理模块对应的输入电流值确定第二放大倍数,并基于第二放大倍数对功率变换器3的直流端的电流值进行放大。相应地,图4中所示的放大器也可以适用于其他实施方式中的储能柜,此后不再赘述。
在本申请提供的供电***中,对地故障电流还可以包括功率变换器3的交流端与大地之间的电流,当功率变换器3的交流端与大地之间的电流过大时,直流端的漏电流检测电路等装置可能无法及时进行检测,因此可以在功率变换器3的交流侧设置相应的保护措施。在一些可行的实施方式中,功率变换器可包括功率变换电路和电流采集电路。具体请一并结合图5,图5是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图。如图5所示,功率变换器3可包括功率变换电路31和电流采集电路32。这里,功率变换电路31的直流端可作为功率变换器3的直流端通过正直流母线和负直流母线连接多个电池包2,功率变换电路31的交流端可作为功率变换器3的交流端连接负载4,电流采集电路32可连接功率变换电路31的交流端。这里的电流采集电路32可用于获取功率变换电路31的交流端的电流值,并基于功率变换电路31的交流端的电流值获得功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值。这里的***熔丝11或接触器13还可用于在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开多个电池包2和功率变换电路31的电气连接。
这里的电流采集电路32可以检测功率变换电路31的交流端的电流值,并基于功率变换电路31的交流端的电流值获得功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值。比如,当功率变换电路31有多相交流端时,电流采集电路32或者电流采集电路32连接的计算模块或者控制模块可以将功率变换电路31的各相交流端的电流值进行矢量相加,并将相加后的电流值的幅值作为功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值。进一步地,电流采集电路32可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包2、功率变换器3和负载4形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包2和功率变换器3的电气连接。电流采集电路32也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路32也可以在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器13或者***熔丝11等具有电路分断功能的器件。以***熔丝11为例,在功率变换器3的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝11可以接收电流采集电路32或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在一些可行的实施方式中,功率变换器3的交流端的电压可能与负载4并不匹配,需要对功率变换器3的交流端的电压进行电压变换。请再次参见图5,供电***可以包括并网变压器5,并网变压器5可以设置在储能柜内部,也可以设置在储能柜外部,可以是一级变压电路,也可以是多级变压电路。功率变换器3的交流端可以通过并网变压器5连接负载4。这里,并网变压器5可以将功率变换器3的交流端的电压值变换为与负载4相匹配的电压值,以使得储能柜可以满足为多种负载4进行供电,增强储能柜的适用性。相应地,图5中所示的并网变压器也可以适用于其他实施方式中的储能柜,此后不再赘述。
在一些可行的实施方式中,可以在功率变换器的交流端也设置相应的分断装置,以在电气故障时切断功率变换器和负载的连接,例如,功率变换器还可包括继电器。具体请一并结合图6,图6是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图。如图6所示,功率变换器3还可包括继电器33,继电器33可连接于功率变换电路31的交流端和负载4之间。这里的继电器33可用于在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开功率变换电路31和负载4的电气连接。
这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包2、功率变换器3和负载4形成的供电回路,断开供电回路可以指断开功率变换器3和负载4的电气连接。电流采集电路32也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路32也可以在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是继电器33、接触器13或者***熔丝11等具有电路分断功能的器件。以继电器33为例,在功率变换器3的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,继电器33可以接收电流采集电路32或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器3和负载4的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在一些可行的实施方式中,可以在功率变换器的交流端也设置相应的分断装置,以在电气故障时切断功率变换器和负载的连接,例如,功率变换器还可包括***熔丝34。具体请一并结合图7,图7是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图。如图7所示,功率变换器3还可包括***熔丝34,***熔丝34可连接于功率变换电路31的交流端和负载4之间。这里的***熔丝34可用于在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开功率变换电路31和负载4的电气连接。
这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包2、功率变换器3和负载4形成的供电回路,断开供电回路可以指断开功率变换器3和负载4的电气连接。电流采集电路32也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路32也可以在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是***熔丝34、接触器13或者***熔丝11等具有电路分断功能的器件。以***熔丝34为例,在功率变换器3的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝34可以接收电流采集电路32或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器3和负载4的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
本申请还提供了一种储能柜,具体请参见图8,图8是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图。如图8所示,该储能柜可包括多个电池包2、电路保护装置1和功率变换器3,电路保护装置1可包括接触器13,功率变换器3可包括功率变换电路31和电流采集电路32。这里,功率变换电路31的直流端可通过接触器13、正直流母线和负直流母线连接多个电池包2,功率变换电路31的交流端可用于连接负载4,电流采集电路32可连接功率变换电路31的交流端。这里的电流采集电路32可用于获取功率变换电路31的交流端的电流值,并基于功率变换电路31的交流端的电流值获得功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值。这里的接触器13可用于在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开多个电池包2和功率变换电路31的电气连接。
可以理解,当供电***发生故障,且对地故障电流包括功率变换器3的交流端与大地之间的电流时,这里的电流采集电路32可以检测功率变换电路31的交流端的电流值,并基于功率变换电路31的交流端的电流值获得功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值。比如,当功率变换电路31有多相交流端时,电流采集电路32或者电流采集电路32连接的计算模块或者控制模块可以将功率变换电路31的各相交流端的电流值进行矢量相加,并将相加后的电流值的幅值作为功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值。进一步地,电流采集电路32可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包2、功率变换器3和负载4形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包2和功率变换器3的电气连接。电流采集电路32也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路32也可以在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器13或者***熔丝11等具有电路分断功能的器件。
在本申请中,在功率变换器3的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝11可以接收电流采集电路32或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包2和功率变换器3的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在一些可行的实施方式中,功率变换器还可包括继电器。具体请一并结合图9,图9是本申请实施例提供的储能柜的另一结构示意图。如图9所示,功率变换器3还可包括继电器33,继电器33可连接于功率变换电路31的交流端和负载4之间。这里的继电器33可用于在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开功率变换电路31和负载4的电气连接。
这里,电流采集电路32可以将功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包2、功率变换器3和负载4形成的供电回路,断开供电回路可以指断开功率变换器3和负载4的电气连接。电流采集电路32也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路32也可以在功率变换电路31的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是继电器33、接触器13或者***熔丝11等具有电路分断功能的器件。以继电器33为例,在功率变换器3的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,继电器33可以接收电流采集电路32或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器3和负载4的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
本申请还提供了一种过电流保护的储能柜的控制方法,该方法可适用于图1-图7中任一可行实施例中的储能***或者储能柜,以控制方法适用于储能柜为例,该储能柜可包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器,电路保护装置可包括***熔丝,多个电池包可通过正直流母线和负直流母线连接功率变换器的直流端,***熔丝可连接于正直流母线和负直流母线中的任一直流母线上,功率变换器的交流端可用于连接负载。具体请参见图10,图10是本申请实施例提供的控制方法的一流程示意图。如图10所示,所述方法包括如下步骤:
S801:当功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,通过***熔丝断开任一直流母线与多个电池包和功率变换器的电气连接。
在本申请中,***熔丝可以连接于正直流母线或负直流母线中的任一直流母线上,熔断器可以连接于另一根直流母线上。可以理解,在供电***发生故障,导致功率变换器直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,***熔丝可以接收储能柜内部的控制器的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而通过***熔丝所连接的直流母线断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。
采用本申请,可以在功率变换器的直流端的电流值过大时,及时断开多个电池包和功率变换器的电气连接,电路保护装置的体积小,响应速度快,同时提升***的安全性,结构简单,设计成本低,适用性强。
在一些可行的实施方式中,电路保护装置还可以包括熔断器,***熔丝可连接于正直流母线和负直流母线中的任一直流母线上,熔断器可连接于正直流母线和负直流母线中的另一直流母线上,该方法还可以包括:当功率变换器的直流端的电流值大于或等于第二电流阈值时,通过熔断器断开另一直流母线与多个电池包和功率变换器的电气连接。
进一步可以理解,在供电***发生故障,导致功率变换器直流端的电流值过大,例如大于或等于第二电流阈值时,熔断器可以由于过流产生的热能熔断,进而通过熔断器所连接的直流母线断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。这里,第二电流阈值可以大于或等于第一电流阈值。具体而言,在电气故障导致功率变换器的直流端的电流超过第一电流阈值时,由于工作原理不同,导致***熔丝的作用时间比熔断器的生效时间更短,可以及时通过***熔丝断开多个电池包与功率变换器的连接。在电气故障导致功率变换器的直流端的电流超过第二电流阈值时,故障电流更大,产生的热能更多,熔断器可以更快熔断,缩短熔断器的生效时间,也可以及时通过熔断器断开多个电池包与功率变换器的连接。更进一步地,在一些供电安全标准中,也要求储能柜内部具有双重电路保护措施,以便在其中一种保护措施,可以通过另一种保护措施对储能柜进行保护,例如,在***熔丝失效时,可以通过熔断器断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以提高供电***的安全性。
在一些可行的实施方式中,储能柜还可包括控制器,控制器可以与***熔丝通信连接,该方法还可包括:当功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,通过控制器控制所述***熔丝断开所述任一直流母线与所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接。这里,控制器可以在功率变换器的直流端的电流值过大,例如大于或等于第一电流阈值时,向电路保护装置中具有电路分断功能的元件发送分断指令,例如向***熔丝发出分断指令,以通过***熔丝断开多个电池包和功率变换器的电气连接,控制方法简便,适用性强。
在一些可行的实施方式中,电路保护装置还可包括接触器,接触器可连接于多个电池包和功率变换器之间,方法还可包括:当功率变换器的直流端的电流值大于或等于第三电流阈值时,通过接触器断开多个电池包和功率变换器的电气连接,第三电流阈值小于或等于第一电流阈值。这里的接触器可以作为一种对储能柜进行保护电路的开关装置。可以理解,在电气故障导致功率变换器的直流端的电流值过大时,接触器可以接收控制模块的控制指令断开,或者接收储能柜外部的中控***等功能模块的控制指令断开,进而断开多个电池包与功率变换器的电气连接,以对储能柜中的多个电池包和电子元件进行保护。同时可以理解,在电气故障被修复,需要储能柜恢复为负载供电时,接触器可以接收控制模块的控制指令闭合,进而重新导通多个电池包与功率变换器的电气连接。这里,电路保护装置可以包括一个接触器,也可以包括多个接触器。在包括一个接触器时,可以通过一个接触器控制多个电池包和功率变换器之间的电气连接,简便灵活,节约成本,提高储能柜的集成度;在包括多个接触器时,可以通过多个接触器满足多个电池包与功率变换器的安全距离,进一步提高供电***的安全性。
在一些可行的实施方式中,电路保护装置还可包括漏电流检测电路,漏电流检测电路可连接功率变换器的正直流端和负直流端,方法还可包括:通过漏电流检测电路获取功率变换器的直流端的电流值,并基于功率变换器的直流端的电流值获得功率变换器的直流端和大地之间的电流值。当漏电流检测电路检测到功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,通过接触器断开多个电池包和功率变换器的电气连接。
可以理解,供电***的电气故障可以包括差模短路故障,例如直流主功率回路也即多个电池包和功率变换器之间的正负直流母线之间的绝缘被破坏,或者功率变换器中的开关管损坏,这可能导致功率变换器的直流侧的正负极之间电流不平衡,形成差模故障电流。供电***的电气故障还可以包括共模短路故障,例如多个电池包或者正负直流母线与大地之间的绝缘被破坏,或者功率变换器与大地之间的绝缘被破坏,这可能导致功率变换器与大地之间电流不平衡,形成共模故障电流,或者说对地故障电流。进一步可以理解,这里的漏电流检测电路可以检测功率变换器的直流端的电流值,进而可以将功率变换器的直流端的电流值进行诸如矢量相加等计算之后,得到功率变换器的直流端和大地之间的电流值。进一步地,漏电流检测电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包、功率变换器和负载形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包和功率变换器的电气连接。漏电流检测电路也可以将功率变换器的直流端和大地之间的电流值与第一对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。漏电流检测电路也可以在功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以接触器为例,在漏电流检测电路检测到功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,接触器可以接收电流检测电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在一些可行的实施方式中,电路保护装置还可包括分流器和第一放大器,分流器可连接于多个电池包和功率变换器之间,第一放大器可连接分流器,方法还可包括:通过分流器将功率变换器的直流端的电流分流至第一放大器。通过第一放大器将功率变换器的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值。当放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,通过***熔丝断开多个电池包和功率变换器的电气连接。这里,第四电流阈值由第一电流阈值基于第一放大倍数得到。可以理解,在不同的应用场景中,储能柜进行供电的电流大小可能不相同,或者说功率变换器的直流端的电流大小也可能不同,这可能导致储能柜或者外部的中控***无法直接将功率变换器的直流端的电流值与第一电流阈值进行比较。进一步可以理解,这里的分流器可以将功率变换器的直流端的电流分流至第一放大器,进而第一放大器可以将功率变换器的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值。相应地,储能柜也可以将第一电流阈值按照第一放大倍数进行放大,得到第四电流阈值。进而控制模块可以获取放大后的电流值,并将放大后的电流值和第四电流阈值进行比较。可以理解,第一放大器也可以连接具有比较功能的电路,例如模数转换电路,模数转换电路可以将放大后的电流值与第四电流阈值的比较结果发送给控制模块。在放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,***熔丝可以接收电流检测电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在一些可行的实施方式中,功率变换器可包括功率变换电路和电流采集电路,功率变换电路的直流端可作为功率变换器的直流端通过正直流母线和负直流母线连接多个电池包,功率变换电路的交流端可用于作为功率变换器的交流端可连接负载,电流采集电路可连接功率变换电路的交流端,方法还可包括:通过电流采集电路获取功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。当功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过***熔丝或接触器断开多个电池包和功率变换电路的电气连接。
这里,对地故障电流还可以包括功率变换器的交流端与大地之间的电流。这里的电流采集电路可以检测功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。比如,当功率变换电路有多相交流端时,电流采集电路或者电流采集电路连接的计算模块或者控制模块可以将功率变换电路的各相交流端的电流值进行矢量相加,并将相加后的电流值的幅值作为功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。进一步地,电流采集电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包、功率变换器和负载形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包和功率变换器的电气连接。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以***熔丝为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在一些可行的实施方式中,继电器可连接于功率变换电路的交流端和负载之间,方法还可包括:当功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过继电器断开功率变换电路和负载的电气连接。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包、功率变换器和负载形成的供电回路,断开供电回路可以指断开功率变换器和负载的电气连接。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是继电器、接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以继电器为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,继电器可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器和负载的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
本申请还提供了一种过电流保护的储能柜的控制方法,该方法可适用于图8-图9中任一可行实施例中的储能***或者储能柜,以控制方法适用于储能柜为例,该储能柜可包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器,电路保护装置可包括接触器,功率变换器可包括功率变换电路和电流采集电路,功率变换电路的直流端可通过接触器、正直流母线和负直流母线连接多个电池包,功率变换电路的交流端可用于连接负载,电流采集电路可连接功率变换电路的交流端。具体请参见图11,图11是本申请实施例提供的控制方法的一流程示意图。如图11所示,所述方法包括如下步骤:
S901:通过电流采集电路获取功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。
S902:当功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过接触器断开多个电池包和功率变换电路的电气连接。
可以理解,当供电***发生故障,且对地故障电流包括功率变换器的交流端与大地之间的电流时,这里的电流采集电路可以检测功率变换电路的交流端的电流值,并基于功率变换电路的交流端的电流值获得功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。比如,当功率变换电路有多相交流端时,电流采集电路或者电流采集电路连接的计算模块或者控制模块可以将功率变换电路的各相交流端的电流值进行矢量相加,并将相加后的电流值的幅值作为功率变换电路的交流端和大地之间的电流值。进一步地,电流采集电路可以将这个电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包、功率变换器和负载形成的供电回路,断开供电回路可以指断开储能柜中多个电池包和功率变换器的电气连接。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以***熔丝为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,***熔丝可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开多个电池包和功率变换器的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在一些可行的实施方式中,功率变换器还可包括继电器,继电器可连接于功率变换电路的交流端和负载之间,方法还可包括:当功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过继电器断开功率变换电路和负载的电气连接。这里,电流采集电路可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值发送给控制模块,进而通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。这里,供电回路可以指储能柜中多个电池包、功率变换器和负载形成的供电回路,断开供电回路可以指断开功率变换器和负载的电气连接。电流采集电路也可以连接具有比较功能的电路,或者与具有比较功能的电路集成,进而可以将功率变换电路的交流端和大地之间的电流值与第二对地电流阈值的比较结果发送给控制模块,并通过控制模块生成控制指令,以指示供电回路的通断。电流采集电路也可以在功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,直接生成控制指令指示储能柜中的电路分断元件断开供电回路。这里的电路分断元件可以是继电器、接触器或者***熔丝等具有电路分断功能的器件。以继电器为例,在功率变换器的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,继电器可以接收电流采集电路或者控制模块的控制指令,进而断开功率变换器和负载的电气连接,以保护供电***的安全,操作简单,适用性强。
在本申请中,可以在功率变换器的直流端的电流值过大时,及时断开多个电池包和功率变换器的电气连接,电路保护装置的体积小,响应速度快,同时提升***的安全性,结构简单,设计成本低,适用性强。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (16)
1.一种过电流保护的储能柜,其特征在于,所述储能柜包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器,所述电路保护装置包括***熔丝,所述多个电池包串联后通过正直流母线和负直流母线连接所述功率变换器的直流端,所述***熔丝连接于所述正直流母线和所述负直流母线中的任一直流母线上,所述功率变换器的交流端用于连接负载;
所述***熔丝用于在所述功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,断开所述任一直流母线与所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接。
2.根据权利要求1所述的储能柜,其特征在于,所述电路保护装置还包括熔断器,所述***熔丝连接于所述正直流母线和所述负直流母线中的任一直流母线上,所述熔断器连接于所述正直流母线和所述负直流母线中的另一直流母线上;
所述熔断器用于在所述功率变换器的直流端的电流值大于或等于第二电流阈值时,断开所述另一直流母线与所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接,所述第二电流阈值大于或等于所述第一电流阈值。
3.根据权利要求1或2所述的储能柜,其特征在于,所述储能柜还包括控制器,所述控制器与所述***熔丝通信连接;
所述控制器用于在所述功率变换器的直流端的电流值大于或等于所述第一电流阈值时,控制所述***熔丝断开所述任一直流母线与所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的储能柜,其特征在于,所述电路保护装置还包括接触器,所述接触器连接于所述多个电池包和所述功率变换器之间;
所述接触器用于在所述功率变换器的直流端的电流值大于或等于第三电流阈值时,断开所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接,所述第三电流阈值小于或等于所述第一电流阈值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的储能柜,其特征在于,所述电路保护装置还包括漏电流检测电路,所述漏电流检测电路连接所述功率变换器的正直流端和负直流端;
所述漏电流检测电路用于获取所述功率变换电路的直流端的电流值,并基于所述功率变换电路的直流端的电流值获得所述功率变换器的直流端和大地之间的电流值;
所述接触器还用于在所述漏电流检测电路检测到所述功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,断开所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的储能柜,其特征在于,所述电路保护装置还包括分流器和第一放大器,所述分流器连接于所述多个电池包和所述功率变换器之间,所述第一放大器连接所述分流器;
所述分流器用于将所述功率变换器的直流端的电流分流至所述第一放大器;
所述第一放大器用于将所述功率变换器的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值;
所述***熔丝用于在所述放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,断开所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接,所述第四电流阈值由所述第一电流阈值基于所述第一放大倍数得到。
7.根据权利要求4-6任一项所述的储能柜,其特征在于,所述功率变换器包括功率变换电路和电流采集电路,所述功率变换电路的直流端作为所述功率变换器的直流端通过所述正直流母线和所述负直流母线连接所述多个电池包,所述功率变换电路的交流端用于作为所述功率变换器的交流端连接所述负载,所述电流采集电路连接所述功率变换电路的交流端;
所述电流采集电路用于获取所述功率变换电路的交流端的电流值,并基于所述功率变换电路的交流端的电流值获得所述功率变换电路的交流端和大地之间的电流值;
所述***熔丝或所述接触器还用于在所述功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,断开所述多个电池包和所述功率变换电路的电气连接。
8.根据权利要求7所述的储能柜,其特征在于,所述功率变换器还包括继电器,所述继电器连接于所述功率变换电路的交流端和所述负载之间;
所述继电器用于在所述功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于所述第二对地电流阈值时,断开所述功率变换电路和所述负载的电气连接。
9.一种过电流保护的储能柜的控制方法,其特征在于,所述控制方法适用于储能柜,所述储能柜包括多个电池包、电路保护装置和功率变换器,所述电路保护装置包括***熔丝,所述多个电池包串联后通过正直流母线和负直流母线连接所述功率变换器的直流端,所述***熔丝连接于所述正直流母线和所述负直流母线中的任一直流母线上,所述功率变换器的交流端用于连接负载,所述方法包括:
当所述功率变换器的直流端的电流值大于或等于第一电流阈值时,通过所述***熔丝断开所述任一直流母线与所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接。
10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,所述电路保护装置还包括熔断器,所述***熔丝连接于所述正直流母线和所述负直流母线中的任一直流母线上,所述熔断器连接于所述正直流母线和所述负直流母线中的另一直流母线上,所述方法包括:
当所述功率变换器的直流端的电流值大于或等于第二电流阈值时,通过所述熔断器断开所述另一直流母线与所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接,所述第二电流阈值大于或等于所述第一电流阈值。
11.根据权利要求9或10所述的控制方法,其特征在于,所述储能柜还包括控制器,所述控制器与所述***熔丝通信连接,所述方法包括:
当所述功率变换器的直流端的电流值大于或等于所述第一电流阈值时,通过所述控制器控制所述***熔丝断开所述任一直流母线与所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接。
12.根据权利要求9-11任一项所述的控制方法,其特征在于,所述电路保护装置还包括接触器,所述接触器连接于所述多个电池包和所述功率变换器之间,所述方法还包括:
当所述功率变换器的直流端的电流值大于或等于第三电流阈值时,通过所述接触器断开所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接,所述第三电流阈值小于或等于所述第一电流阈值。
13.根据权利要求9-12任一项所述的控制方法,其特征在于,所述电路保护装置还包括漏电流检测电路,所述漏电流检测电路连接所述功率变换器的正直流端和负直流端,所述方法还包括:
获取所述功率变换电路的直流端的电流值,并基于所述功率变换电路的直流端的电流值获得所述功率变换器的直流端和大地之间的电流值;
当所述漏电流检测电路检测到所述功率变换器的直流端和大地之间的电流值大于或等于第一对地电流阈值时,通过所述接触器断开所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接。
14.根据权利要求9-13任一项所述的控制方法,其特征在于,所述电路保护装置还包括分流器和第一放大器,所述分流器连接于所述多个电池包和所述功率变换器之间,所述第一放大器连接所述分流器,所述方法还包括:
通过所述分流器将所述功率变换器的直流端的电流分流至所述第一放大器;
通过所述第一放大器将所述功率变换器的直流端的电流值以第一放大倍数放大,以得到放大后的电流值;
当所述放大后的电流值大于或等于第四电流阈值时,通过所述***熔丝断开所述多个电池包和所述功率变换器的电气连接,所述第四电流阈值由所述第一电流阈值基于所述第一放大倍数得到。
15.根据权利要求12-14任一项所述的控制方法,其特征在于,所述功率变换器包括功率变换电路和电流采集电路,所述功率变换电路的直流端作为所述功率变换器的直流端通过所述正直流母线和所述负直流母线连接所述多个电池包,所述功率变换电路的交流端用于作为所述功率变换器的交流端连接所述负载,所述电流采集电路连接所述功率变换电路的交流端,所述方法还包括:
通过所述电流采集电路获取所述功率变换电路的交流端的电流值,并基于所述功率变换电路的交流端的电流值获得所述功率变换电路的交流端和大地之间的电流值;
当所述功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于第二对地电流阈值时,通过所述***熔丝或所述接触器断开所述多个电池包和所述功率变换电路的电气连接。
16.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,所述功率变换器还包括继电器,所述继电器连接于所述功率变换电路的交流端和所述负载之间,所述方法还包括:
当所述功率变换电路的交流端和大地之间的电流值大于或等于所述第二对地电流阈值时,通过所述继电器断开所述功率变换电路和所述负载的电气连接。
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