[發明專利]離網并網無縫切換的儲能系統

在審

• 申請號: 201710609127.7
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN109301857A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 王偉旭;周邦華;戴日增;謝卓明
• 申請（專利權）人: 日月元科技(深圳)有限公司;旭隼科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;劉丹

本發明公開一種離網并網無縫切換的儲能系統，包括有一雙向直流?交流轉換器、一直流母線、一直流?交流轉換器、一雙向直流?直流變換器及一最大功率追蹤電路，是應用在太陽能光電板與市電相耦接并且驅動一負載。于并網工作時，經過最大功率追蹤之后得到的光電能量可以經由雙向直流?直流變換器存儲到電池中，也可以通過雙向直流?交流轉換器回饋給市電，同時可經過直流?交流轉換器的逆變作用輸出給負載。于離網工作時，負載的能量來源能夠是來源于自市電電網經過雙向直流?交流轉換器中的單獨整流作用，也可來源于經過最大功率追蹤電路后得到的光電能量，也可來源于電池經由雙向直流?直流變換器的放電，使負載獲得能量。

技術領域

本發明涉及一種離網并網無縫切換的儲能系統，特別是一種當市電丟失時，負載仍由太陽能及電池供給電能的離網并網無縫切換的儲能系統。

背景技術

現有的離網型態的儲能系統中，主要是市電連接一個第一開關再連接至負載，太陽光電能的輸出連接到電池且同時連接一個整流逆變轉換器之后，整流逆變轉換器再由一個第二開關的連接后而連接到負載。如此，現有的電路架構的運作方式說明如下：當市電存在時，太陽光電能和電池的能量可以經過逆變后，再經過第二開關，供給電能傳送給負載，同時也可以經過第一開關，回饋到市電的電網上；當太陽供電能的能量不足時，市電也可以經過第一開關，供給負載，同時經過第二開關執行整流進而對電池充電。此乃目前離并網一體型態的逆變器中最常見的一種工作方式。另外，當市電丟失時，即指市電停電或斷電之時，整個系統會斷開該第一開關，在整個系統中所運作的機器會由并網模式切換到離網模式工作，繼續由電池和太陽光電能供應電能給負載；另當市電恢復時，該機器會先斷開第二開關，然后接合上第一開關，且當該機器中的主要控制器完成了離網到并網的切換動作后，再接合上第二開關。

然而，在這個并網切換為離網和離網切換為并網的過程中，由于第一開關和第二開關會存在有切換動作的作業時間，即負載端會存在有數毫秒的斷電時間。如果是采用繼電器作為開關組件，則一般會有5毫秒至10毫秒的切換時間，如果是采用的可控硅的相關半導體組件，則需視市電供應的情況而定，也可能會存在有1毫秒至10毫秒不等的切換時間。如此，對于斷電時間要求很高的精密負載，若存在有數毫秒的切換時間，系統還是會引起負載被斷電，這也是現有的離并網儲能一體逆變器的一個不足的地方與必須改進的缺失，另從某種程度上而言，離并網儲能一體逆變器是無法為對電網斷電時間要求很高的地區提供儲能的解決方案，有待且必要加以改善。

發明內容

本發明涉及一種離網并網無縫切換的儲能系統，當市電存在時，市電與直流母線之間的能量流動是雙向的，存在有市電帶載而能充電，市電饋網的兩種情況；太陽能光電板通過最大功率追蹤電路后，將能量提供到直流母線中；電池與直流母線之間的能量流動也是雙向的，存在著電池能被充電以及電池能夠放電的兩種情況，以及直流母線經過直流-交流轉換器的逆變進而提供能量到負載。當市電停電或斷電之時，僅市電與直流母線之間的能量交換被停止，負載依然由該直流母線來供給，直流母線能量的來源乃是源自于太陽能光電板與電池，整個儲能系統會自動地切換到離網模式，實現了并網離網的無縫切換，即在執行切換的時候，該負載并沒有斷電的時間發生。

本發明所述的離網并網無縫切換的儲能系統乃應用于太陽能光電板與市電相耦接并且驅動一負載的連接關系中，該儲能系統包括有：一雙向直流-交流轉換器，耦接于該市電，且與該市電之間的電能為雙向傳輸；一直流母線，耦接于該雙向直流-交流轉換器，使該直流母線與該市電之間的電能為雙向傳輸；一直流-交流轉換器，該直流-交流轉換器有一輸入端耦接于該直流母線，該直流-交流轉換器有一輸出端耦接于該負載；一雙向直流-直流變換器，一端耦接于該直流母線，另一端耦接于一電池，使該直流母線與該雙向直流-直流變換器之間的電能為雙向傳輸；并使該雙向直流-直流變換器與該電池的電能為雙向傳輸；該雙向直流-直流變換器包括有一第一級電路及一第二級電路，該第一級電路與該第二級電路相耦接；一最大功率追蹤電路，輸入端耦接于該太陽能光電板，輸出端耦接于該直流母線；其中，當并網工作時，該雙向直流-交流轉換器的工作是作為逆變轉換之用；當離網工作時，該雙向直流-交流轉換器的工作僅作為整流之用或者是不作用。