[发明专利]离网并网无缝切换的储能系统

说明书

本发明公开一种离网并网无缝切换的储能系统，包括有一双向直流‑交流转换器、一直流母线、一直流‑交流转换器、一双向直流‑直流变换器及一最大功率追踪电路，是应用在太阳能光电板与市电相耦接并且驱动一负载。于并网工作时，经过最大功率追踪之后得到的光电能量可以经由双向直流‑直流变换器存储到电池中，也可以通过双向直流‑交流转换器回馈给市电，同时可经过直流‑交流转换器的逆变作用输出给负载。于离网工作时，负载的能量来源能够是来源于自市电电网经过双向直流‑交流转换器中的单独整流作用，也可来源于经过最大功率追踪电路后得到的光电能量，也可来源于电池经由双向直流‑直流变换器的放电，使负载获得能量。

技术领域

本发明涉及一种离网并网无缝切换的储能系统，特别是一种当市电丢失时，负载仍由太阳能及电池供给电能的离网并网无缝切换的储能系统。

背景技术

现有的离网型态的储能系统中，主要是市电连接一个第一开关再连接至负载，太阳光电能的输出连接到电池且同时连接一个整流逆变转换器之后，整流逆变转换器再由一个第二开关的连接后而连接到负载。如此，现有的电路架构的运作方式说明如下：当市电存在时，太阳光电能和电池的能量可以经过逆变后，再经过第二开关，供给电能传送给负载，同时也可以经过第一开关，回馈到市电的电网上；当太阳供电能的能量不足时，市电也可以经过第一开关，供给负载，同时经过第二开关执行整流进而对电池充电。此乃目前离并网一体型态的逆变器中最常见的一种工作方式。另外，当市电丢失时，即指市电停电或断电之时，整个系统会断开该第一开关，在整个系统中所运作的机器会由并网模式切换到离网模式工作，继续由电池和太阳光电能供应电能给负载；另当市电恢复时，该机器会先断开第二开关，然后接合上第一开关，且当该机器中的主要控制器完成了离网到并网的切换动作后，再接合上第二开关。

然而，在这个并网切换为离网和离网切换为并网的过程中，由于第一开关和第二开关会存在有切换动作的作业时间，即负载端会存在有数毫秒的断电时间。如果是采用继电器作为开关组件，则一般会有5毫秒至10毫秒的切换时间，如果是采用的可控硅的相关半导体组件，则需视市电供应的情况而定，也可能会存在有1毫秒至10毫秒不等的切换时间。如此，对于断电时间要求很高的精密负载，若存在有数毫秒的切换时间，系统还是会引起负载被断电，这也是现有的离并网储能一体逆变器的一个不足的地方与必须改进的缺失，另从某种程度上而言，离并网储能一体逆变器是无法为对电网断电时间要求很高的地区提供储能的解决方案，有待且必要加以改善。

发明内容

本发明涉及一种离网并网无缝切换的储能系统，当市电存在时，市电与直流母线之间的能量流动是双向的，存在有市电带载而能充电，市电馈网的两种情况；太阳能光电板通过最大功率追踪电路后，将能量提供到直流母线中；电池与直流母线之间的能量流动也是双向的，存在着电池能被充电以及电池能够放电的两种情况，以及直流母线经过直流-交流转换器的逆变进而提供能量到负载。当市电停电或断电之时，仅市电与直流母线之间的能量交换被停止，负载依然由该直流母线来供给，直流母线能量的来源乃是源自于太阳能光电板与电池，整个储能系统会自动地切换到离网模式，实现了并网离网的无缝切换，即在执行切换的时候，该负载并没有断电的时间发生。

本发明所述的离网并网无缝切换的储能系统乃应用于太阳能光电板与市电相耦接并且驱动一负载的连接关系中，该储能系统包括有：一双向直流-交流转换器，耦接于该市电，且与该市电之间的电能为双向传输；一直流母线，耦接于该双向直流-交流转换器，使该直流母线与该市电之间的电能为双向传输；一直流-交流转换器，该直流-交流转换器有一输入端耦接于该直流母线，该直流-交流转换器有一输出端耦接于该负载；一双向直流-直流变换器，一端耦接于该直流母线，另一端耦接于一电池，使该直流母线与该双向直流-直流变换器之间的电能为双向传输；并使该双向直流-直流变换器与该电池的电能为双向传输；该双向直流-直流变换器包括有一第一级电路及一第二级电路，该第一级电路与该第二级电路相耦接；一最大功率追踪电路，输入端耦接于该太阳能光电板，输出端耦接于该直流母线；其中，当并网工作时，该双向直流-交流转换器的工作是作为逆变转换之用；当离网工作时，该双向直流-交流转换器的工作仅作为整流之用或者是不作用。