[發明專利]無母線電容的戶用儲能系統

在審

• 申請號: 202011493436.0
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112701708A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 張宇探;劉博;李德勝;鄭雋一;張育銘
• 申請（專利權）人: 國創新能源汽車智慧能源裝備創新中心（江蘇）有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明公開了一種無母線電容的戶用儲能系統，包括雙向交直流變換器、若干直流?直流變換器，以及儲能電池；雙向交直流變換器兩側端口分別連接電網交流端口和儲能電池端口；交流負載接在電網交流端口；直流源、直流負載分別經過第一直流?直流變換器、第二直流?直流變換器接在儲能電池端口。所述儲能電池，為高壓儲能電池，雙向交直流變換器與高壓儲能電池端口直接連接。或者所述儲能電池，為低壓儲能電池，雙向交直流變換器與高壓儲能電池端口之間經過第三直流?直流變換器連接；本發明提出的戶用儲能系統方案，相比現有技術，省去了一個直流?直流變換器，且不需要鋁電解母線電容，成本低、效率高、體積小、壽命長、控制簡單、可靠性好。

技術領域

本發明涉及戶用儲能管理技術領域，尤其是涉及一種無母線電容的戶用儲能系統。

背景技術

戶用儲能系統通過以儲能電池為核心的能量管理系統，可以幫助家庭同時接入電網、小型光伏發電、新能源汽車充電、家用電器等發電設備和用電負載，并進行合理的能量分配和管理。

現有技術的缺陷和不足：

現有技術方案采用如圖1所示的方式，或如圖2所示的方式，將多個電力電子設備的交流或直流端口連接在母線電容上，通過控制這些電力電子設備來控制每個發電和用電設備的能量流動。兩種方式都需要使用母線電容進行穩壓、緩沖和吸收電網側的二倍工頻無功功率，但母線電容容值較大，一般只能采用鋁電解電容。鋁電解電容相比薄膜電容壽命較短，是戶用儲能系統壽命和可靠性的薄弱部分。此外，母線電容電壓需要由直流-直流變換器(DC-DC)進行控制，而直流-直流變換器(DC-DC)會增加戶用儲能系統的成本，降低工作的效率。。

發明內容

1、本發明的目的：解決現有技術中戶用儲能系統由于鋁電解母線電容造成的壽命較短、可靠性較差、效率較低、成本較高的問題。

2、本發明所采用的技術方案：

無母線電容的戶用儲能系統，包括雙向交直流變換器、若干直流-直流變換器，以及儲能電池；雙向交直流變換器兩側端口分別連接電網交流端口和儲能電池端口；

交流負載接在電網交流端口；

直流源、直流負載分別經過第一直流-直流變換器、第二直流-直流變換器接在儲能電池端口。

上述總方案依據儲能電池類型可分為三種不同具體方案：

方案1：所述儲能電池，為高壓儲能電池，雙向交直流變換器與高壓儲能電池端口直接連接。

優選的，還包括控制系統，控制系統包括三個閉環控制：

第一閉環控制：通過PI控制器、PR控制器和驅動控制單元，控制雙向交直流變換器的驅動信號，從而控制交流電網電流I_g；

第二閉環控制：通過PI控制器和驅動控制單元，控制第一直流-直流變換器的驅動信號，從而控制直流源輸出電壓V_pv；

第三閉環控制：通過PI控制器和驅動控制單元，控制第二直流-直流變換器的驅動信號，從而控制直流負載輸入電流I_v,o。

具體的，所述高壓儲能電池直接對雙向交直流變換器的輸出進行穩壓、緩沖和吸收二倍工頻無功功率。

具體的，所述直流源包括光伏板，所述直流負載包括電動汽車車載電池。

方案2：所述儲能電池，為低壓儲能電池，雙向交直流變換器與高壓儲能電池端口之間經過第三直流-直流變換器連接；所述第三直流-直流變換器與雙向交直流變換器連接的一側為高壓端口，與低壓儲能電池連接的一側為低壓端口。

優選的，所述直流源、直流負載分別經過第一直流-直流變換器、第二直流-直流變換器接在第三直流-直流變換器的高壓端口。