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更新时间:2026-05-14
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1.一种备电模块,应用于交流输出的储能系统,其特征在于,包括依次电连接的整流滤
波电路、单向逆变电路及三个控制开关;所述整流滤波电路的输入端与三根外接相线连接,
所述单向逆变电路的输出端通过三个控制开关分别连接至三根外接相线.一种交流储能系统,其特征在于,包括:控制单元、至少三个单相交流电池模块及如
权利要求1所述的备电模块;备电模块及所有单相交流电池模块的三根相线及零线分别并
所述单相交流电池模块包括电池组、DA转换模块及将三根相线择一选通的选通开关;
所述控制单元包括相位控制接口,所述相位控制接口分别控制备电模块的控制开关及
单相交流电池模块的选通开关;放电时,控制单元控制三个所述单相交流电池模块的分别
导通至负载的一相线,并可控制备电模块择一地导通至一相线所述的交流储能系统,其特征在于,所述单相交流电池模块还包括对
4.根据权利要求3所述的交流储能系统,其特征在于,所述DA转换模块还包括AD转换单
元;所述AD转换单元在充电时将交流电转换为直流电,以对所述电池组进行充电。
5.根据权利要求3所述的交流储能系统,其特征在于,所述控制单元还包括通信接口,
所述通信接口与备电模块的通信接口及每一单相交流电池模块的电池管理电路通信连接。
6.根据权利要求2所述的交流储能系统,其特征在于,所述电池组包括多个串联且可增
7.一种交流电储能系统的供电方法,其特征在于,应用于如权利要求2至6任一项所述
S11:将所有单相交流电池模块的输出设置为同样的幅值和频率、且相互之间的具有
S12:控制每个单相交流电池模块的交流输出分别连接到三条不同的相线:控制所述备电模块,将备电模块设置为与高负债的相线相同的幅值、频率及相位,
并连接高负债的相线.一种交流电储能系统的供电方法,其特征在于,应用于如权利要求2至6任一项所述
S21:将所有单相交流电池模块的输出设置为同样的幅值和频率、且相互之间的具有
S22:控制每个单相交流电池模块的交流输出分别连接到三条不同的相线:当一单相交流电池模块输出异常导致缺相时,将备电模块设置为与缺相相线相同
的幅值、频率及相位,并连接缺相的相线.一种交流电储能系统的供电方法,其特征在于,应用于如权利要求2至6任一项所述
S31:将所有单相交流电池模块的输出设置为同样的幅值和频率、且相互之间的具有
S32:控制每个单相交流电池模块的交流输出分别连接到不同的相线:监控每一单相交流电池模块的剩余电量,当两个单相交流电池模块之间的剩余电
量差大于一预设值时,通过备电模块将两个单相交流电池模块所连接的相线进行互换。
10.根据权利要求9所述的交流电储能系统的供电方法,其特征在于,步骤S33包括:
S331:控制备电模块接入其中的第一相线:控制其中的第一单相交流电池模块与第一相线:调整第一单相交流电池模块的输出幅值、频率及相位与其中的第二单相交流电
池模块相同,并将第一单相交流电池模块连接第二相线:控制第二单相交流电池模块与第二相线:调整第二单相交流电池模块的输出幅值、频率及相位与备电模块相同,并将第二
用电池组的储能系统常常需要把电池组的直流电逆变为三相交流电来输出。随着储能系统
发展,行业内的先进技术已经发展到将高效率的充电功能和逆变功能集成到电池管理系统
中,使电池模块直接具有交流输入和交流输出的功能,而成为交流电池模块。由于在这种方
案中,充电器和逆变器都以分散的方式直接集成在交流电池模块中,电能转换效率可以更
高,同时可以将热量分散,并形成模块标准化;在需要扩大储电量或增加输出功率时,只要
增加电池模块就可以实现,系统具有良好的可扩展性;而由于减少了充电器和逆变器的体
积占用,储能系统的功率密度可以更高,整个系统具有高效率、高功率密度、热量分散、模块
化、电量和功率都容易扩展、低成本的优点。因此采用将高效率充电功能和逆变功能集成到
相负载为不平衡状态时,这时每根相线上所连接的电池组的负载功率是不同的,会导致每
根相线上电池组的荷电状态差异越来越大,会出现短板效应,接在负载功率大的相线上的
电池组的耗电较快,会较快放电完成,使系统其它根相线上的电池组的电量无法完全释放
一方面,本发明提出了一种备电模块,应用于交流输出的储能系统,包括依次电连
接的整流滤波电路、单向逆变电路及三个控制开关;所述整流滤波电路的输入端与三根外
接相线连接,所述单向逆变电路的输出端通过三个控制开关分别连接至三根外接相线]
另一方面,本发明提出了一种交流储能系统,包括控制单元、至少三个单相交流电
池模块及备电模块;备电模块及所有单相交流电池模块的三根相线及零线分别并联在一
所述单相交流电池模块包括电池组、DA转换模块及将三根相线择一选通的选通开
关及单相交流电池模块的选通开关;放电时,控制单元控制三个所述单相交流电池模块的
进一步地,所述DA转换模块还包括AD转换单元,所述AD转换单元在充电时将交流
S11:通过通信接口将所有单相交流电池模块的输出设置为同样的幅值和频率、且
S12:通过相位控制接口控制每个单相交流电池模块的交流输出分别连接到三条
不同的相线:控制所述备电模块,将备电模块设置为与高负债的相线相同的幅值、频率及
相位,并连接高负债的相线:当一单相交流电池模块输出异常导致缺相时,将备电模块设置为与缺相相线
相同的幅值、频率及相位,并连接缺相的相线:监控每一单相交流电池模块的剩余电量,当两个单相交流电池模块之间的剩
余电量差大于一预设值时,通过备电模块将两个单相交流电池模块所连接的相线]
S331:控制备电模块接入其中的第一相线:控制其中的第一单相交流电池模块与第一相线:调整第一单相交流电池模块的输出幅值、频率及相位与其中的第二单相交
流电池模块相同,并将第一单相交流电池模块连接第二相线:控制第二单相交流电池模块与第二相线:调整第二单相交流电池模块的输出幅值、频率及相位与备电模块相同,并将
偿、电量均衡等技术效果。该技术方案提升了储能系统三相交流输出的可靠性,并实现了不
同交流电池模块之间的电量均衡,对于采用交流电池模块的储能系统在三相交流供电时具
的具体实施方式做清楚、完整的描述。显然,以下描述的具体细节只是本发明的一部分实施
例,本发明还能够以很多不同于在此描述的其他实施例来实现。基于本发明中的实施例,本
领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下,所获得的所有其他实施例,均属于本
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接
到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具
在一实施例中,请参阅图1、图2及图3所示,本发明提出了一种交流储能系统,包括
控制单元、三个单相交流电池模块及备电模块;备电模块及所有单相交流电池模块的三根
备电模块,应用于交流输出的储能系统,包括依次电连接的整流滤波电路、单向逆
变电路及三个控制开关;整流滤波电路的输入端与三根外接相线连接,单向逆变电路的输
单相交流电池模块包括电池组、DA转换模块及将三根相线择一选通的选通开关、
对电池组的充放电进行管理的电池管理电路(电池管理系统,BMS)。电池组包括多个串联且
可增减的单体电池。其中,DA转换模块还包括AD转换单元,其实际为AC转DC、DC转AC的双向
转换模块;充电时,AD转换单元在充电时将交流电转换为直流电,以对电池组进行充电;放
开关及单相交流电池模块的选通开关;放电时,控制单元控制三个单相交流电池模块的分
别导通至负载的一相线,并可控制备电模块择一地导通至一相线处。通信接口与备电模块
核心为备电模块,该备电模块由储能系统自身输出的三相电为输入,并进行电源转换产生
单相输出,通过控制单元控制,实现对某个相线的输出功率补偿;并可以替代单相交流电池
模块接入某根相线进行供电。备电模块内部由三相整流滤波电路、单相逆变电路、输出相线
的控制开关组成,并具有通信接口和相位控制信号输入接口,可以接收控制单元的命令并
按照一定的幅值、频率和相位要求输出单相交流电;单相交流电池模块内部包括若干个串
联的单体电池、具有通信接口端和控制信号端的电池管理系统以及相线的选通开关,其内
部的电池管理系统中集成了AC/DC、DC/AC双向转换功能,即在电池管理系统中集成了充电
线及零线分别并联在一起,同时与备电模块输出端的三根相线及零线分别并联,并接到外
部的三相交流负载。控制单元的通信接口与所有单相交流电池模块及备电模块的通信接口
连接,使控制单元可以与所有单相交流电池模块及备电模块进行通信。控制单元输出相位
控制信号给所有单相交流电池模块及备电模块,使所有模块的交流输出相位可以受控成为
相互之间相位差为0度、120度、240度的交流输出状态,所有模块内部的相线个开关构成,控制输出的单相交流正弦波连接到三根相线中的某一根,例如将三个
电池组分别连接三根相线,并使它们相互间以相差120度的相位差输出,则构成三相输出交
偿、电量均衡等技术效果。该技术方案提升了储能系统三相交流输出的可靠性,并实现了不
同交流电池模块之间的电量均衡,对于采用交流电池模块的储能系统在三相交流供电时具
参照图4,应用以上系统时,为了进行功率补偿,提出了一种交流电储能系统的供
S11:通过通信接口将所有单相交流电池模块的输出设置为同样的幅值和频率、且
S12:通过相位控制接口控制每个单相交流电池模块的交流输出分别连接到三条
不同的相线:控制备电模块,将备电模块设置为与高负债的相线相同的幅值、频率及相位,
将每个单相交流电池模块设置为同样的幅值和频率进行输出,并使单相交流电池模块的输
出相互之间具有120度的相位差,控制单元通过输出相位控制信号给所有单相交流电池模
块,使所有单相交流电池模块的交流输出按设定的相位进行工作,同时每个单相交流电池
模块的交流输出分别按照控制单元的控制要求分别连接到不同的相线相线相线相线,并且将零线都接在一起。当外部的三相
口与备电模块进行通信,将备电模块设置为与L1相线同样的幅值、频率及相位,并连接至L1
输出功率总和,等于由备电模块补偿了该L1相线高出的功率,使该相电力具有更高的输出
参照图5,为了对系统缺相时进行缺相补偿,本发明提出了一种交流电储能系统的
S21:通过通信接口将所有单相交流电池模块的输出设置为同样的幅值和频率、且
S22:通过相位控制接口控制每个单相交流电池模块的交流输出分别连接到三条
不同的相线:当一单相交流电池模块输出异常导致缺相时,将备电模块设置为与缺相相线
果其中的一个单相交流电池模块由于某种原因失效而无法供电,例如L1相线的单相交流电
池模块失效,此时控制单元可通过通信接口与备电模块进行通信,将备电模块设置为与L1
相线同样的幅值、频率及相位,并连接至L1相线进行输出,保证了系统的三相供电功能。
参照图6,为了维持各个单相交流电池模块的荷电状态均衡,本发明提出了一种交
S31:通过通信接口将所有单相交流电池模块的输出设置为同样的幅值和频率、且
S32:通过相位控制接口控制每个单相交流电池模块的交流输出分别连接到不同
的相线:监控每一单相交流电池模块的剩余电量,当两个单相交流电池模块之间的剩
余电量差大于一预设值时,通过备电模块将两个单相交流电池模块所连接的相线:控制备电模块接入其中的第一相线:控制其中的第一单相交流电池模块与第一相线:调整第一单相交流电池模块的输出幅值、频率及相位与其中的第二单相交
流电池模块相同,并将第一单相交流电池模块连接第二相线:控制第二单相交流电池模块与第二相线:调整第二单相交流电池模块的输出幅值、频率及相位与备电模块相同,并将
流每根相线的负载功率信息,同时也获取各个单相交流电池模块的剩余电量值,当单相交
流电池模块的剩余电量值相互之间差异大于某个规定值(例如为0.2%)时,通过备电模块
将单相交流电池模块的相线进行切换,使荷电量低的单相交流电池模块切换到负载最轻的
相线,从而实现单相交流电池模块之间的荷电均衡。例如三个单相交流电池模块A、B、C,分
别接在L1、L2、L3的三根相线上,它们的初始荷电状态都是100%,在给三相负载供电时,L1
相的负载功率为5000W,L2相的负载功率为4500W,L3相的负载功率为4300W,当使用一段时
间后,由于L1相的负载功率大,接在L1相上的单相交流电池模块A的荷电状态会比其它两个
低,而L3相的负载功率最小,接在L3相上的单相交流电池模块C的荷电状态会比其它两个
高。此时控制单元可以通过以下控制方式,来切换单相交流电池模块的供电相线位置来达
控制单元通过通信命令的方式,使备电模块接入L1相线进行供电;控制单元再通
过通信命令的方式,使单相交流电池模块A从L1相线断开;控制单元再通过通信命令的方
式,调整单相交流电池模块A的输出幅值、频率及相位与L3相线相同,并将单相交流电池模
块A接入L3相线进行供电;控制单元再通过通信命令的方式,使单相交流电池模块C从L3相
线断开;控制单元再通过通信命令的方式,调整单相交流电池模块C的输出幅值、频率及相
位与L1相线相同,并将单相交流电池模块C接入L1相线进行供电;控制单元再通过通信命令
经过以上操作后,荷电状态低的单相交流电池模块A接到了负载功率轻的相线,而
荷电状态高的单相交流电池模块C接到了负载功率重的相线,整个供电过程时不断的实时
进行这样的处理,就可以减小相互之间的荷电状态差异,从而起到荷电状态均衡的作用,从
而消除了短板效率,保证了储能系统在三相负载不平衡情况下的储电量的利用率。
单相交流电池模块之间荷电状态均衡的作用,保证了储能系统在三相负载不平衡情况下的
储电量的利用率;同时该方法具有功率补偿的功能,可以补偿提高负载较重的相线的输出
功率;而在由三个单相交流电池模块构成三相逆变输出的储能系统时,如果其中的一个单
相交流电池模块由于某种原因失效而无法供电,该方法可以使备电模块替代失效的模块来
供电输出,保证了系统在单个单相交流电池模块失效情况下的三相供电功能。该技术提升
了储能系统三相交流输出的可靠性,并实现了不同单相交流电池模块之间的电量均衡,对
中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛
因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在
不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形、替换及改进,这些都应涵盖在本发明的