CN117293786A - 光储充系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及光储充技术领域，具体涉及一种光储充系统，包括三线制直流母线、光伏DC/DC变换器、储能DC/DC双向变换器及所述逆变器，所述三线制直流母线的直流正极母线、直流负极母线及中点零线的电压由所述光伏DC/DC变换器、所述储能DC/DC双向变换器及所述逆变器交替产生。本申请的光储充系统既可以适用于交流电网用电场景和直流微网用电场景，并且可以产生三种电压，以兼容不同母线电压的用电需求。
Description
技术领域
本申请涉及光储充技术领域，具体涉及一种光储充系统。
背景技术
光储充产品包含了光伏逆变器、储能电池盒、电动汽车DC充电桩和交流电网接入盒。现有产品通常使用交流母线或者直流两线制母线(即直流正极和负极母线)，这类结构母线电压会固定在一个范围，相对来说电压范围比较窄，这就造成目前用户各种使用场景相对单一，比如500V直流母线太阳能光伏组件只能使用500V的电压系统，储能电池系统也只能使用500V直流的系统，无法做到灵活接入。现有的两线制光储充系统在交流公共电网离网时，整个系统可能会形成一个IT电力系统，当用户侧用电场景为TN系统或者TT系统时，需要增加绝缘监测装置以保证用户侧的用电安全。
另外，目前的三线制直流母线的中点零线都是使用交流电网接入点的交流变直流电力变换器制造出一个中点零线，此结构适用于交流公共电网的用电场景，但是在直流微网的用电场景时并不合适，因为交流电网可能存在离网的情况，在该情况出现时，交流电网接入点并不会正常工作，所以此时的中点零线并不能起到作用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种光储充系统，用于解决现有的光储充系统中的两线制光储充系统的电压范围窄，应用场景单一，交流公共电网断网时存在用电安全风险以及三线制光储充系统不适用于直流微网的用电场景的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种光储充系统包括：
三线制直流母线，包括直流正极母线、直流负极母线及中点零线；
光伏DC/DC变换器，所述光伏DC/DC变换器的输出端与所述三线制直流母线连接，输入端与光伏组件连接；
储能DC/DC双向变换器，所述储能DC/DC双向变换器的一端与所述三线制直流母线连接，另一端与储能电池连接；
逆变器，所述逆变器的直流端与所述三线制直流母线连接，交流端与交流公共电网连接；
其中，所述三线制直流母线的直流正极母线、直流负极母线及中点零线的电压由所述光伏DC/DC变换器、所述储能DC/DC双向变换器及所述逆变器交替产生。
在本申请的一可选实施例中，还包括充电DC/DC变换器，所述充电DC/DC变换器的第一端与所述三线制直流母线连接，第二端与电动车辆的充电接口连接。
在本申请的一可选实施例中，所述充电DC/DC变换器与所述三线制直流母线的连接方式包括：
所述充电DC/DC变换器的第一端的正极和负极分别与所述直流正极母线和所述直流负极母线连接；或
所述充电DC/DC变换器的第一端的正极和负极分别与所述直流正极母线及所述中点零线连接；或
所述充电DC/DC变换器的第一端的正极和负极分别与所述直流负极母线及所述中点零线连接。
在本申请的一可选实施例中，还包括用户侧接线盒，所述逆变器的交流端通过所述用户侧接线盒与所述交流公共电网连接。
在本申请的一可选实施例中，所述三线制直流母线与所述用户侧接线盒的直流微网接口连接。
在本申请的一可选实施例中，还包括直流断路器，所述三线制直流母线通过所述直流断路器与所述用户侧接线盒的所述直流微网接口连接。
在本申请的一可选实施例中，还包括直流漏电开关，所述三线制直流母线依次通过所述直流断路器和直流漏电开关与所述用户侧接线盒的直流微网接口连接。
在本申请的一可选实施例中，所述光伏DC/DC变换器包括多个，至少一个所述光伏DC/DC变换器的输出端与所述直流正极母线、所述直流负极母线及所述中点零线连接，其余的所述光伏DC/DC变换器的输出端与所述直流正极母线及所述直流负极母线连接。
在本申请的一可选实施例中，所述储能DC/DC双向变换器包括多个，至少一个所述储能DC/DC双向变换器的一端与所述直流正极母线、所述直流负极母线及所述中点零线连接，另一端与对应的所述储能电池连接；
其余的所述储能DC/DC双向变换器的一端与所述直流正极母线及所述直流负极母线连接，另一端与对应的所述储能电池连接。
在本申请的一可选实施例中，接地总线，所述接地总线分别与所述光伏DC/DC变换器、所述储能DC/DC双向变换器及用电负荷连接。
在本申请的一可选实施例中，还包括接地开关，所述接地开关用于控制所述接地总线与所述中点零线之间的连通状态。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种光储充系统，所述光储充系统采用上述的光储充系统。
本申请的光储充系统采用三线制直流母线，直流正母线、直流负母线及中点零线的电压由光伏DC/DC变换器、储能电池盒储能DC/DC双向变换器及电网接入点处的逆变器交替产生，这种光储充系统既可以适用于交流电网用电场景，也可以适用于直流微网用电场景，并且本申请的光储充系统可以产生三种电压，以兼容不同母线电压的用电需求。
本申请的光储充系统，通过设置于接地总线与中点零线之间的接地开关来控制接地总线与中点零线之间的连通状态，可以控制用户侧在IT电网系统和TN电网系统的切换，从而便于交流公共电网离网使用场景时，灵活应用于用户侧的用电设备的接地系统。
附图说明
图1示出了本申请的TN电网系统下的光储充系统的示意图。
图2示出了本申请的TT电网系统下的光储充系统的示意图。
图3示出了本申请的IT电网系统下的光储充系统的示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
如图1-3所示，本申请实施例公开一种应用于光储充系统。所述光储充系统包括三线制直流母线，以及连接于三线制直流母线上的并离网控制模块、光伏模块、储能模块以及直流充电模块。
如图1-3所示，所述三线制直流母线包括直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13；其中，直流正极母线11对中点零线13电压为+V，直流负极母线12对中点零线13电压为-V，直流正极母线11对直流负极母线12电压为2V，从而可产生三种电压，+V，-V和2V，以便满足不同母线电压的用电场景。
如图1-3所示，所述并离网控制模块作为并离网控制器，其一端与三线制直流母线连接，另一端与交流电网连接，所述并离网控制模块用于控制光储充系统与交流电网的连接状态。所述并离网控制模块包括设置于交流电网接入点的逆变器2及用户侧接线盒6，所述用户侧接线盒6的一端与交流电网连接，另一端与所述逆变器2的交流端连接，所述逆变器2的直流端与所述三线制直流母线耦合，所述逆变器2可将交流电网的交流电转换为直流电输送到所述三线制直流母线上，通过用户侧接线盒6来控制光储充系统与交流电网的连接状态。具体地，所述逆变器2的直流端分别与所述直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13连接，所述逆变器2用于产生所述直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13的电压。
如图1-3所示，所述光伏模块光伏DC/DC变换器1是与光伏组件直流变直流最大功率点追踪电力变换器，所述光伏DC/DC变换器1的一端与所述三线制直流母线连接，另一端外接光伏组件，所述光伏DC/DC变换器1用于将所述光伏组件输出的电压转换为所述直流母线的输入电压。
具体地，所述光伏模块可以包括多个，也即所述光储充系统包括多个光伏DC/DC变换器1，至少一个所述光伏DC/DC变换器1的输出端与所述直流正极母线11、所述直流负极母线12及所述中点零线13连接，从而用于产生所述直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13的电压，其余的所述光伏DC/DC变换器1的输出端与所述直流正极母线11及所述直流负极母线12连接。
如图1-3所示，所述储能模块作为储能单元，与所述三线制直流母线连接，所述储能模块用于存储所述三线制直流母线输出的电能，或者向所述三线制直流母线输出电能。具体地，所述储能模块包括储能电池4和储能DC/DC双向变换器3，所述储能电池4通过储能DC/DC双向变换器3与三线制直流母线连接，所述储能DC/DC双向变换器3用于在所述储能电池4的充放电过程中实现所述三线制直流母线的电压与所述储能电池4的储能电压之间的双向转换，并且所述储能DC/DC双向变换器3还用于产生所述直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13的电压。
具体地，所述储能模块可以包括多个，从而所述光储充系统包括多个储能DC/DC双向变换器3，至少一个所述储能DC/DC双向变换器3的一端与所述直流正极母线11、所述直流负极母线12及所述中点零线13连接，另一端与对应的所述储能电池4连接；其余的所述储能DC/DC双向变换器3的一端与所述直流正极母线11及所述直流负极母线12连接，另一端与对应的所述储能电池4连接。
由上可知，如图3所示，本实施例的光储充系统的三线制直流母线，直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13可由光伏DC/DC变换器1、储能DC/DC双向变换器3及电网接入点的逆变器2产生，从而可以根据实际情况来调整，在不同的场景中选择光伏DC/DC变换器1、储能DC/DC双向变换器3、逆变器2中的一个产生直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13的电压，换句话说，所述三线制直流母线的直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13的电压由所述光伏DC/DC变换器1、所述储能DC/DC双向变换器3及所述逆变器2交替产生。
例如，所述光储充系统的三线制直流母线的电压在白天太阳光照充足情况下由系统的光伏模块的光伏DC/DC变换器1产生，光伏DC/DC变换器1的输入由光伏组件的恒流源恒流输入功率，经过光伏DC/DC变换器1的电力变换产生+V，COM和-V三个电压并输入到直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13，供电给其他各电力产品。
当晚上或者太阳光照不充足情况下，光伏DC/DC变换器1不在正常工作范围区间内，此时三线制直流母线三线制会由电网接入点处的逆变器2产生。逆变器2的输入由交流电网提供输入功率，经过逆变器2的电力变换产生+V，COM和-V三个电压并输入到直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13，供电给其他各电力产品。
当晚上或者太阳光照不充足情况下，且出现离网状态，此时三线制直流母线会由储能模块的储能DC/DC双向变换器3双向电力变换器产生。储能DC/DC双向变换器3的输入由对应电储能模块的储能电池4提供输入功率，经过储能DC/DC双向变换器3的电力变换产生+V，COM和-V三个电压并输入到直流正极母线11、直流负极母线12及中点零线13，供电给其他各电力产品。
如图1-3所示，所述直流充电模块作为充电桩，用于与电动车辆连接以利用所述直流母线输出的电能对电动车辆充电，所述直流充电模块包括充电DC/DC变换器5，所述充电DC/DC变换器5的一端与所述三线制直流母线连接，另一端与电动车辆的充电接口连接，所述直流充电模块。
具体地，由于光储充系统采用三线制直流母线，故而所述充电DC/DC变换器5与所述三线制直流母线的可以有三种不同的连接方式。一种方式是，所述充电DC/DC变换器5未与电动车辆的充电接口连接的一端的正极和负极分别与所述直流正极母线11和直流负极母线12连接，另一种方式是所述充电DC/DC变换器5未与电动车辆的充电接口连接的一端的正极和负极分别与所述直流正极母线11和中点零线13连接，第三种方式是所述充电DC/DC变换器5未与电动车辆的充电接口连接的一端的正极和负极与中点零线13及直流负极母线12连接。
如图1-3所示，在本实施例中，所述用户侧接线盒6上设置有直流微网接口，所述直流微网接口用于用户侧直流微网使用场景，所述三线制直流母线与所述用户侧接线盒6的直流微网接口连接，从而可通过用户侧接线盒6来实现对用户直流负载供电。具体地，用户可以通过用户侧接线盒6中预留的直流微网用电端子连接到用户需要直流供电的用电设备，并且由于三线制直流母线可以提供三种电压可以最大化的兼容不同用户的用电需求。
如图1-3所示，为了控制三线制直流母线与直流微网接口的连通状态以及线路安全，所述光储充系统还包括直流断路器7和直流漏电开关8，所述三线制直流母线依次通过所述直流断路器7和直流漏电开关8与所述用户侧接线盒6的直流微网接口连接。当然，在一些实施例中，也可不设置直流漏电开关8。
如图1-3所示，为了避免因漏电、静电等情况引发事故，所述光储充系统还可包括接地总线14，所述接地总线14分别与所述光伏DC/DC变换器1、所述储能DC/DC双向变换器3及用电负荷连接，并且接地。
如图1-3所示，所述光储充系统还可包括接地开关9，所述接地开关9用于控制所述接地总线14与所述中点零线13之间的连通状态。通过设置接地开关9，可以用于控制用户侧IT系统和TN系统的切换，以便于交流公共电网离网使用场景时，灵活应用于用户侧的用电设备的接地系统。
具体地，如图1所示，用户侧电网为TN系统，用户侧的地线是直接接到交流公共电网的地线PE，交流公共电网的地线PE和中性线为低阻抗连接。当交流公共电网的地线的保地线PE和中性线出现异常情况时，电网侧的三相线和中性线都断开，此时光储充系统切换为离网模式，离网模式下的中性线和交流公共电网的地线PE是高阻抗连接状态，用户侧变为IT系统，按照用电安全的要求必须要在用户侧电网加装绝缘电阻监测装置(IMD装置)，而本申请可通过接地开关9把离网状态下的中点零线13和接地总线14地可靠连接，从而适配TN系统的用户侧电网配电结构。
如图2所示，用户侧电网为TT系统即用电负荷的接地不直接接到电网的地而是本地单独接地。当电网出现异常情况时，电网侧的三相线和中性线都断开，此时光储充系统切换为离网模式，离网模式下用户侧的地还是本地单独接地，所以离网模式不影响用户侧的电网配电结构。
如图3所示，用户侧电网为IT系统即用电负荷的接地不直接接到电网的地而是本地单独接地，并且电网的地和中性线N是高阻抗连接(Zpe为高阻)，一般IT系统配电结构会要求用户侧安装IMD装置。当电网出现异常情况时，电网侧的三相线和中性线都断开，此时光储充系统切换为离网模式，用户侧变为TN系统。离网模式下可打开接地开关9，从而使离网状态下的中性线和地PE不连接，以还原真实IT系统高阻抗的配电结构。
由上可知，本申请的光储充系统，通过设置于接地总线14与中点零线13之间的接地开关9来控制接地总线14与中点零线13之间的连通状态，可以控制用户侧在IT系统和TN系统的切换，兼容各种用户侧配电TN、IT或者TT系统，从而便于交流公共电网离网使用场景时，灵活应用于用户侧的用电设备的接地系统。
在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本申请实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本申请的实施例。
还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。
另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。
本申请所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本申请限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本申请的具体实施例和本申请的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本申请的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本申请所述实施例的上述描述来对本申请进行这些修改，并且这些修改将在本申请的精神和范围内。
本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本申请的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本申请实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本申请的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本申请实施例的各方面造成混淆。
因而，尽管本申请在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本申请的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本申请的实质范围和精神。本申请并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本申请的最佳方式公开的具体实施例，但是本申请将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本申请的范围将只由所附的权利要求书进行确定。
Claims (11)
1.一种光储充系统，其特征在于，包括：
三线制直流母线，包括直流正极母线、直流负极母线及中点零线；
光伏DC/DC变换器，所述光伏DC/DC变换器的输出端与所述三线制直流母线连接，输入端与光伏组件连接；
储能DC/DC双向变换器，所述储能DC/DC双向变换器的一端与所述三线制直流母线连接，另一端与储能电池连接；
逆变器，所述逆变器的直流端与所述三线制直流母线连接，交流端与交流公共电网连接；
其中，所述三线制直流母线的直流正极母线、直流负极母线及中点零线的电压由所述光伏DC/DC变换器、所述储能DC/DC双向变换器及所述逆变器交替产生。
2.根据权利要求1所述的光储充系统，其特征在于，还包括充电DC/DC变换器，所述充电DC/DC变换器的第一端与所述三线制直流母线连接，第二端与电动车辆的充电接口连接。
3.根据权利要求2所述的光储充系统，其特征在于，所述充电DC/DC变换器与所述三线制直流母线的连接方式包括：
所述充电DC/DC变换器的第一端的正极和负极分别与所述直流正极母线和所述直流负极母线连接；或
所述充电DC/DC变换器的第一端的正极和负极分别与所述直流正极母线及所述中点零线连接；或
所述充电DC/DC变换器的第一端的正极和负极分别与所述直流负极母线及所述中点零线连接。
4.根据权利要求1所述的光储充系统，其特征在于，还包括用户侧接线盒，所述逆变器的交流端通过所述用户侧接线盒与所述交流公共电网连接。
5.根据权利要求4所述的光储充系统，其特征在于，所述三线制直流母线与所述用户侧接线盒的直流微网接口连接。
6.根据权利要求5所述的光储充系统，其特征在于，还包括直流断路器，所述三线制直流母线通过所述直流断路器与所述用户侧接线盒的所述直流微网接口连接。
7.根据权利要求6所述的光储充系统，其特征在于，还包括直流漏电开关，所述三线制直流母线依次通过所述直流断路器和直流漏电开关与所述用户侧接线盒的直流微网接口连接。
8.根据权利要求1所述的光储充系统，其特征在于，所述光伏DC/DC变换器包括多个，至少一个所述光伏DC/DC变换器的输出端与所述直流正极母线、所述直流负极母线及所述中点零线连接，其余的所述光伏DC/DC变换器的输出端与所述直流正极母线及所述直流负极母线连接。
9.根据权利要求1所述的光储充系统，其特征在于，所述储能DC/DC双向变换器包括多个，至少一个所述储能DC/DC双向变换器的一端与所述直流正极母线、所述直流负极母线及所述中点零线连接，另一端与对应的所述储能电池连接；
其余的所述储能DC/DC双向变换器的一端与所述直流正极母线及所述直流负极母线连接，另一端与对应的所述储能电池连接。
10.根据权利要求1所述的光储充系统，其特征在于，还包括接地总线，所述接地总线分别与所述光伏DC/DC变换器、所述储能DC/DC双向变换器及用电负荷连接。
11.根据权利要求10所述的光储充系统，其特征在于，还包括接地开关，所述接地开关用于控制所述接地总线与所述中点零线之间的连通状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311278305.4A CN117293786A (zh) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | 光储充系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117595345A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-02-23 | 国网山西省电力公司运城供电公司 | 一种光储直柔系统的工作实现方法以及装置 |
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2023
- 2023-09-28 CN CN202311278305.4A patent/CN117293786A/zh active Pending
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