一种储能用高压静态切换装置

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，具体地说，涉及一种储能用高压静态切换装置。

背景技术

储能系统是构建以新能源为核心的新型电力系统的重要支撑。锂电池(LFP)储能以其建设周期短、优秀的调频、调峰能力及电网辅助服务能力，今年来得到快速发展，当前储能系统中的电池模组采用固定式串联模式，为了实现储能系统的安全，防止出现热失控，当储能系统内的任意一个电池模组出现故障时，整个储能系统进入保护(停运)状态。

现有技术中储能系统只能通过小功率、低电压离网不间断供电，无法满足大工业不间断供电的困境，不能在高电压下的快速切断和接通回路，储能系统在高压侧不能无缝并离网。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储能用高压静态切换装置，以解决上述背景技术中提出的现有技术中储能系统只能通过小功率、低电压离网不间断供电，无法满足大工业不间断供电的困境，不能在高电压下的快速切断和接通回路，储能系统在高压侧不能无缝并离网的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种储能用高压静态切换装置，包括功率切换模块、控制器、检测模块、高压断路器；

所述功率切换模块用于根据接收到的控制器的指令控制并离网的切换；

所述检测模块用于检测电网输入电压和电流以及负载侧的电压和电流，并反馈给低压储能端的PCS，用于低压储能端的PCS调整自身的相位、幅值等参数与电网输入一致，实现无缝并网；

所述控制器用于向功率切换模块发送信号，控制功率切换模块断开或者接通储能端和电网之间的连接；

所述高压断路器用于当设备中出现空载电流或电流负荷较大时，及时切断电路，从而控制整个线路。

作为本发明的优选方案，功率切换模块、控制器、检测模块、高压断路器通过壳体进行封装，壳体上还安装有状态指示灯和显示屏，壳体的内部还安装有接线排，用于接线和供电接入。

作为本发明的优选方案，壳体的内部安装有一个电源隔离模块，所述电源隔离模块采用绝缘材料的板状结构，用于将硅链驱动板的控制电源与控制器的供电实现电气隔离。

作为本发明的优选方案，功率切换模块包括若干组硅链组件，硅链组件包括硅链和硅链驱动板，所述硅链通过控制器控制进行接通或者断开。

作为本发明的优选方案，功率切换模块利用大功率电力电子器件叠加串联分压的方式，将高电压均匀分在每个硅链上，以此来切断和接通高电压回路。

作为本发明的优选方案，两两可控硅首尾并联在一起组成硅栈，多个硅栈组成硅链，每一相线路上分别对应一条硅链。

作为本发明的优选方案，所述检测模块安装于每个硅链的首部和尾部，所述检测模块的输入端通过线缆接入电网的输入侧，所述检测模块的输出端与低压储能端的PCS广口通讯，所述检测模块还通过光缆与控制器连接。

作为本发明的优选方案，所述硅链驱动板的输入端通过光缆与控制器的输出端连接，所述控制器的输出端通过光缆与硅链的输入端连接。

作为本发明的优选方案，当所述控制器通过光缆给硅链驱动板发送脉冲控制指令和使能端使能时，进而控制所述硅链处于接通状态，当所述控制器向硅链驱动板停止发送脉冲或直接将使能端禁止使能时，则硅链处于断开状态，使能端的使能是通过接收控制器光信号使能，接受到光信号则使能，反之禁止使能。

作为本发明的优选方案，所述高压断路器包括输入断路器QF1、旁路断路器QF2、输出断路器QF3，电网侧通过输入断路器QF1与硅链和旁路断路器QF2连接，负载端通过输出断路器QF3与硅链和旁路断路器QF2连接，低压储能端通过升压变与负载和输出断路器QF3连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该储能用高压静态切换装置中，利用大功率电力电子器件叠加串联分压的方式，将高电压均匀分在每个器件上，以此来切断和接通高电压回路，具有快速响应、高速分合等特点，实现了高电压下的快速切断和接通回路。

2、该储能用高压静态切换装置中，能够快速切断负载侧与电网的连接实现并网转离网。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图；

图2为本发明使用时的线路连接示意图。

图中各个标号意义为：

1、硅链；2、硅链驱动板；3、检测模块；4、电源隔离模块；5、控制器；6、高压断路器；7、状态指示灯；8、显示屏；9、接线排。61、输入断路器QF1；62、旁路断路器QF2；63、输出断路器QF3。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供一种储能用高压静态切换装置，如图1-图2所示，包括功率切换模块、控制器5、检测模块3、高压断路器6；

功率切换模块用于根据接收到的控制器5的指令控制并离网的切换；

检测模块3用于检测电网输入电压和电流以及负载侧的电压和电流，并反馈给低压储能端的PCS，用于低压储能端的PCS调整自身的相位、幅值等参数与电网输入一致，实现无缝并网；

控制器5用于向功率切换模块发送信号，控制功率切换模块断开或者接通储能端和电网之间的连接；

高压断路器6用于当设备中出现空载电流或电流负荷较大时，及时切断电路，从而控制整个线路。

本实施例中，功率切换模块、控制器5、检测模块3、高压断路器6通过壳体进行封装，高度集成化设计，整个体积小，保证整个装置的集成安装，便于进行维护和转运，壳体上还安装有状态指示灯7和显示屏8，壳体的内部还安装有接线排9，用于接线和供电接入。

具体的，壳体的内部安装有一个电源隔离模块4，电源隔离模块4采用绝缘材料的板状结构，用于将硅链驱动板2的控制电源与控制器5的供电实现电气隔离，控制电源经过电源隔离模块4的隔离后，在给硅链1的硅链驱动板2供电时，能够保证硅链1处高压不会引入控制器5一侧。

进一步的，功率切换模块包括若干组硅链组件，硅链组件包括硅链1和硅链驱动板2，硅链1通过控制器5控制进行接通或者断开。

进一步的，功率切换模块利用大功率电力电子器件叠加串联分压的方式，将高电压均匀分在每个硅链1上，以此来切断和接通高电压回路，实现高电压下的快速切断和接通回路。

进一步的，两两可控硅首尾并联在一起组成硅栈，多个硅栈组成硅链1，每一相线路上分别对应一条硅链1，可控硅简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用，通过可控硅进行串联分压，将高电压均匀分在每个硅链1的可控硅上，以此来切断和接通高电压回路，实现高电压下的快速切断和接通回路。

进一步的，高压断路器6包括输入断路器QF161、旁路断路器QF262、输出断路器QF363，电网侧通过输入断路器QF161与硅链1和旁路断路器QF262连接，负载端通过输出断路器QF363与硅链1和旁路断路器QF262连接，低压储能端通过升压变与负载和输出断路器QF363连接。

实施例2

本发明提供一种储能用高压静态切换装置，如图1-图2所示，包括功率切换模块、控制器5、检测模块3、高压断路器6；

功率切换模块用于根据接收到的控制器5的指令控制并离网的切换；

检测模块3用于检测电网输入电压和电流以及负载侧的电压和电流，并反馈给低压储能端的PCS，用于低压储能端的PCS调整自身的相位、幅值等参数与电网输入一致，实现无缝并网；

控制器5用于向功率切换模块发送信号，控制功率切换模块断开或者接通储能端和电网之间的连接；

高压断路器6用于当设备中出现空载电流或电流负荷较大时，及时切断电路，从而控制整个线路。

本实施例中，功率切换模块、控制器5、检测模块3、高压断路器6通过壳体进行封装，高度集成化设计，整个体积小，保证整个装置的集成安装，便于进行维护和转运，壳体上还安装有状态指示灯7和显示屏8，壳体的内部还安装有接线排9，用于接线和供电接入。

具体的，壳体的内部安装有一个电源隔离模块4，电源隔离模块4采用绝缘材料的板状结构，用于将硅链驱动板2的控制电源与控制器5的供电实现电气隔离，控制电源经过电源隔离模块4的隔离后，在给硅链1的硅链驱动板2供电时，能够保证硅链1处高压不会引入控制器5一侧。

进一步的，功率切换模块包括若干组硅链组件，硅链组件包括硅链1和硅链驱动板2，硅链1通过控制器5控制进行接通或者断开。

进一步的，功率切换模块利用大功率电力电子器件叠加串联分压的方式，将高电压均匀分在每个硅链1上，以此来切断和接通高电压回路，实现高电压下的快速切断和接通回路。

进一步的，两两可控硅首尾并联在一起组成硅栈，多个硅栈组成硅链1，每一相线路上分别对应一条硅链1，可控硅简称SCR，是一种大功率电器元件，也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用，通过可控硅进行串联分压，将高电压均匀分在每个硅链1的可控硅上，以此来切断和接通高电压回路，实现高电压下的快速切断和接通回路。

进一步的，高压断路器6包括输入断路器QF161、旁路断路器QF262、输出断路器QF363，电网侧通过输入断路器QF161与硅链1和旁路断路器QF262连接，负载端通过输出断路器QF363与硅链1和旁路断路器QF262连接，低压储能端通过升压变与负载和输出断路器QF363连接。

进一步的，检测模块3包括电流传感器和电压传感器，检测模块3安装于每个硅链1的首部和尾部，检测模块3的输入端通过线缆接入电网的输入侧，用于检测电网的输入侧的电压和电流，检测模块3的输出端与低压储能端的PCS广口通讯，用于向低压储能端传输信号，检测模块3还通过光缆与控制器5连接，用于向控制器5传输信号。

进一步的，硅链驱动板2的输入端通过光缆与控制器5的输出端连接，控制器5的输出端通过光缆与硅链1的输入端连接，通过控制器5向硅链驱动板2发送指令，进而控制硅链1接通或者断开。

进一步的，当控制器5通过光缆给硅链驱动板2发送脉冲控制指令和使能端使能时，进而控制硅链1处于接通状态，当控制器5向硅链驱动板2停止发送脉冲或直接将使能端禁止使能时，则硅链1处于断开状态，使能端的使能是通过接收控制器5光信号使能，接受到光信号则使能，反之禁止使能。

本发明的储能用高压静态切换装置在使用时，用于实现两个功能：快速切断负载侧与电网的连接实现并网转离网；实现无缝离网转并网；

并网转离网实现:电网正常时,输入断路器QF161和输出断路器QF363处于闭合状态，旁路断路器QF262处于断开状态，当电网突发停电需要储能供电时，此装置控制器5通过检测模块3检测电网输入电压判断电网是否出现停电，当检测到停电时，将停电信号通过光缆送给低压储能端，同时此装置的控制器5通过光缆给硅链驱动板2发送脉冲控制指令和使能端使能时，进而控制硅链1处于接通状态，从而断开低压储能端和电网的连接，负载立即转为低压储能端供电，并网转离网时间<4ms。

无缝离网转并网：当电网恢复时，此装置的控制器5通过检测模块3检测输入侧电压判断电网是否来电，当电网来电时，将来电信号通过光缆送给低压储能端，低压储能端调整自身的相位、幅值等参数与电网一致，当此装置控制器5通过检测模块3检测电网的输入与输出侧频率、幅值、相位一致时，控制器5向硅链驱动板2停止发送脉冲或直接将使能端禁止使能时，则硅链1处于断开状态，使得输入输出侧接通，实现无缝并网。

最后，需要说明的是，本实施例中的硅链驱动板2、检测模块3、电源隔离模块4、控制器5、高压断路器6等，上述部件中的电子元器件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，在本装置空闲处，将上述中所有电器件分别通过导线进行连接，具体连接手段应参考上述工作原理中各电器件之间先后工作顺序完成电性连接，其均为本领域公知技术。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。