[发明专利]一种高功率密度高可靠性的储能变流集成系统

说明书

本发明涉及储能技术领域，公开一种高功率密度高可靠性的储能变流集成系统，包括：系统正极、负极；双向DC/DC模块，包括双向DC/DC模块输入正极、双向DC/DC模块输出正极、双向DC/DC模块输入负极、双向DC/DC模块输出负极和PWM控制单元；双向DC/DC模块输出正极通过接触器与系统正极相连，双向DC/DC模块输出负极通过接触器与系统负极相连；超级电容装置，包括多个电容单体及储能管理单元、装置正极、负极，装置正极与双向DC/DC模块输入正极相连，装置负极与双向DC/DC模块输入负极相连；集成控制器；PWM控制单元与储能管理单元集成于集成控制器，以对超级电容装置与双向DC/DC模块的协同控制。本发明的优点在于，储能变流集成系统的可靠性高、功率密度高，且整个系统简单、检修方便。

技术领域

本发明属于储能技术领域，特别是一种高功率密度高可靠性的储能变流集成系统。

背景技术

能源危机和环境污染是全球发展面临的重大问题，储能与节能技术是缓解能源危机，减少环境污染的重要技术手段。近年来，我国的节能技术水平取得了一定的进步，节能环保装备产品市场占有率有所提高。但是，在重大的节能设备和技术上，依然存在较大的进步空间。

随着电化学产品和功率变换器产业的发展，超级电容与变流器共同构成的节能技术是一种高效的电能回收利用手段，不少企业开始布局相关的技术和产品。

其中，如发明专利201510186565.8公开了一种基于超级电容的储能型城轨再生制动能量回收方法及系统，如说明书附图2所示，系统包括斩波单元、超级电容单元、斩波控制模块和直流隔离开关单元，发明能够将城轨再生制动能量回收和反馈，能够通用于常见的DC1500V/DC750V两种直流牵引网，具有通用性强、可靠性高、稳定性好、生产成本低、灵活度高的优点。

但是，该发明的双向DC/DC模块是一个单元，超级电容阵列是一个单元，超级电容与DC/DC之间的通信信号可靠是系统的关键，存在较高的因通信存在干扰等失效模式；且为了确保系统的可维护性，需要在系统中附加多路断路器等装置，影响系统的功率密度提升。

另外，如发明专利201810236750.7公开了一种基于储能电池的电梯能量回收系统及方法。如说明书附图3所示，其包括电梯功率预测模块、储能电池、并网变流器以及双向直流变换器，使用储能电池和并网变流器一起回收电能，回收效率高。

但是，该发明中的双向直流变换器，电梯变频器，并网变流器等系统具有单独的控制器，协同工作存在大的控制难度。

从目前的产品发展角度来看，储能与变流系统的结合主要面临经济性和可靠性的挑战：

第一，电化学储能器件存在一定的失效概率。储能模块必须妥善地处理检修相关的功能。

第二，系统的可靠性不足：传统结构中，储能直接并联，再通过PCS输出，这种模式下，单模块出现故障时，整个系统无法进行工作，整机的可靠性降低。

第三，超级电容等高功率电化学器件在过压时，失效模式会导致爆裂，传统的被动式电池保护系统因放电功率低无法满足瞬间过压保护要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种高功率密度高可靠性的储能变流集成系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种高功率密度高可靠性的储能变流集成系统，包括：

系统正极和系统负极；

双向DC/DC模块，包括有双向DC/DC模块输入正极、双向DC/DC模块输出正极、双向DC/DC模块输入负极、双向DC/DC模块输出负极和PWM控制单元，其中，所述双向DC/DC模块输出正极通过接触器与所述系统正极相连，所述双向DC/DC模块输出负极通过接触器与所述系统负极相连；