限流电路和储能系统的制作方法

本申请涉及储能技术领域，特别是涉及一种限流电路和储能系统。

背景技术：

储能系统离并网功能使得储能系统可以实现储能电源与电网间的交直流切换，实现“永不断电”的效果。其中，并网是指用电或发电设备与电网相连接，吸收电网电能或者向电网发电。离网是指用电或发电设备不与电网连接，由储能电源提供电能。

传统的储能系统，在进行离并网切换时，由于电网的接入，储能电源与电网之间会形成较大的瞬时冲击电流，会严重影响储能系统的使用寿命，甚至可能会引发储能电源的爆炸，造成火灾。因此传统的储能系统，具有使用安全性差的缺点。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统储能系统使用安全性差的问题，提供一种可以降低离并网切换时的瞬时冲击电流的限流电路和储能系统，提高储能系统的使用安全性。

一种限流电路，包括第一检测单元、第二检测单元、处理器、第一开关电路、和限流单元；

所述第一检测单元连接储能电路，所述第二检测单元连接电网；所述处理器连接所述第一检测单元、所述第二检测单元和所述第一开关电路；所述第一开关电路连接所述储能电路的第一输出端和所述电网的第一端；所述限流单元连接所述储能电路的第一输出端和所述电网的第一端；

所述第一检测单元用于采集所述储能电路输出的第一电压；所述第二检测单元用于采集所述电网输出的第二电压；所述处理器用于获取所述第一电压和所述第二电压，并在所述第一电压小于所述第二电压时，输出控制信号控制所述第一开关电路断开。

在其中一个实施例中，还包括第二开关电路，所述第二开关电路连接所述储能电路的第二输出端、所述处理器和所述电网的第二端；

所述第一检测单元还用于采集所述储能电路输出的第一电流；所述第二检测单元还用于采集所述电网输出的第二电流；所述处理器还用于获取所述第一电流和所述第二电流，并在所述第一电流和/或所述第二电电流大于或等于预设电流阈值时，输出控制信号控制所述第一开关电路和所述第二开关电路断开。

在其中一个实施例中，所述第一开关电路包括第一驱动单元和第一开关单元，所述第一驱动单元连接所述第一开关单元的控制端和所述处理器，所述第一开关单元的第一触点连接所述储能电路的第一输出端，所述第一开关单元的第二触点连接所述电网的第一端；

所述第二开关电路包括第二驱动单元和第二开关单元，所述第二驱动单元连接所述第二开关单元的控制端和所述处理器，所述第二开关单元的第一触点连接所述储能电路的第二输出端，所述第二开关单元的第二触点连接所述电网的第二端。

在其中一个实施例中，所述第一开关单元和所述第二开关单元均为可控性直流接触器。

在其中一个实施例中，所述限流单元为限流电阻。

在其中一个实施例中，所述处理器还用于在所述第一电压大于所述第二电压，且所述第一电压与所述第二电压差值大于预设电压阈值时，输出控制信号控制所述第一开关电路断开。

一种储能系统，包括储能电路和上述的限流电路，所述储能电路连接所述限流电路。

在其中一个实施例中，所述储能电路包括储能电源、转换电路和输出稳压电路，所述转换电路连接所述储能电源和所述输出稳压电路，所述输出稳压电路连接所述限流电路。

在其中一个实施例中，所述转换电路为升压电路。

在其中一个实施例中，所述升压电路包括第一电感、第二电感、第一开关组件、第二开关组件、第三开关组件和第四开关组件；

所述第一开关组件、所述第二开关组件、所述第三开关组件和所述第四开关组件的控制端均连接主控制器；

所述第一电感的第一端连接所述储能电源的正极，所述第一电感的第二端连接所述第一开关组件的第一端和所述第三开关组件的第一端，所述第一开关组件的第二端连接所述限流电路；所述第三开关组件的第二端连接所述储能电源的负极和所述限流电路；

所述第二电感的第一端连接所述储能电源的正极，所述第二电感的第二端连接所述第二开关组件的第一端和所述第四开关组件的第一端，所述第二开关组件的第二端连接所述限流电路；所述第四开关组件的第二端连接所述储能电源的负极和所述限流电路。

在其中一个实施例中，所述储能电路还包括输入稳压电路，所述输入稳压电路连接所述储能电源和所述转换电路。

上述限流电路，包括处理器、第一开关电路、第一检测单元、第二检测单元和限流单元，离网切并网，即储能电路输出的第一电压小于电网输出的第二电压时，处理器输出控制信号控制第一开关电路断开，使限流单元接入电路，可以消耗电网与储能电路之间的电势差，降低瞬时冲击电流，提高储能系统的使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中的限流电路结构框图；

图2为另一实施例中的限流电路结构框图；

图3为一实施例中的储能系统结构框图；

图4为一实施例中的储能电路结构框图；

图5为一实施例中的储能电路结构原理图；

图6为一实施例中的储能系统结构原理图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种限流电路，包括第一检测单元110、第二检测单元120、处理器130、第一开关电路140、和限流单元150。第一检测单元110连接储能电路，第二检测单元120连接电网；处理器130连接第一检测单元110、第二检测单元120和第一开关电路140；第一开关电路140连接储能电路的第一输出端和电网的第一端；限流单元150连接储能电路的第一输出端和电网的第一端。第一检测单元110用于采集储能电路输出的第一电压；第二检测单元120用于采集电网输出的第二电压；处理器130用于获取第一电压和第二电压，并在第一电压小于第二电压时，输出控制信号控制第一开关电路140断开。

其中，第一检测单元110和第二检测单元120，可以是包含互感器，基于感应原理进行电压检测的电路单元，也可以是包含分压或分流器件，基于分压或分流原理进行电压检测的电路单元。处理器130可以是控制芯片，也可以是包含逻辑器件的控制电路。第一开关电路140是包含有开关器件的电路单元，该开关器件，可以是三极管或继电器。限流单元150是指具备限流功能的电路单元，包含限流器或限流电阻等限流器件。当限流单元150为限流电阻时，该限流电阻的数量可以为一个也可以为多个，多个限流电阻的连接方式可以为串联、并联或混联。总之，本实施例对各组成部分的具体器件构成并不作限定。

需要说明的是，储能电路的第一输出端可以是输出正极，也可以是输出负极，且储能电路的第一输出端与电网的第一端极性相同。即，当储能电路的第一输出端为输出正极时，电网的第一端为正母线，当储能电路的第一输出端为输出负极时，电网的第一端为负母线。

具体的，第一检测单元110采集储能电路输出的第一电压；第二检测单元120采集电网输出的第二电压，处理器130获取第一电压和第二电压，并在第一电压小于第二电压时，输出控制信号控制第一开关电路140断开。当电路处于离网切入并网状态时，第一电压将小于第二电压，产生从电网侧流向储能电路侧的瞬态电流。此时，处理器130输出控制信号控制第一开关电路140断开，接入限流电路150，可以降低离网切入并网时产生的瞬态电流，不仅可以提高储能系统的使用安全性，也可以减小瞬态电流对接入储能电路侧负载的冲击，增长负载的使用寿命。

此外，当第一电压等于第二电压时，为离网状态或并网稳定后的状态，此时，由处理器130输出控制信号控制第一开关电路140闭合，将限流电路150短路掉，可以减少电能的消耗，提高能量利用率。

进一步的，在一个实施例中，处理器130还用于在第一电压大于第二电压，且第一电压与第二电压差值大于预设电压阈值时，输出控制信号控制第一开关电路140断开。当第一电压大于第二电压，且第一电压与第二电压差值大于预设电压阈值时，说明储能电路侧或电网侧的电压发生波动，此时接入限流电路150，可以降低因电压波动而造成的影响，同时有利于减小电压波动对接入电网侧负载的冲击，增长负载的使用寿命。

在一个实施例中，如图2所示，限流电路还包括第二开关电路160，第二开关电路160连接储能电路的第二输出端、处理器130和电网的第二端；第一检测单元110还用于采集储能电路输出的第一电流；第二检测单元120还用于采集电网输出的第二电流；处理器130还用于获取第一电流和第二电流，并在第一电流和/或第二电电流大于或等于预设电流阈值时，输出控制信号控制第二开关电路160断开。

其中，第二开关电路160是包含有开关器件的电路单元，该开关器件，可以是三极管或继电器。可以理解，上述第一检测单元110和第二检测单元120可以为同一类型的检测单元，也可以为不同类型的检测单元，同样的，第一开关电路140和第二开关电路160可以为同一类型的开关电路，也可以为不同类型的开关电路。

如上文所述，储能电路的第一输出端和电网的第一端极性相同，因此，储能电路的第二输出端和电网的第二端的极性也相同。为便于理解，以下实施例均以储能电路的第一输出端为输出正极，第二输出端为输出负极，电网的第一端为正母线，第二端为负母线的情况进行说明。

具体的，当第一电流和/或第二电电流大于或等于预设电流阈值时，若第一开关电路140处于断开状态，说明即使进行限流后，电路中的电流依然过大，若第一开关电路140处于闭合状态，说明可能因多个储能电路并联使用造成了过流。此时，处理器130输出控制信号控制第一开关电路140和第二开关电路160断开，切断整个回路，可以避免因电流过大而造成的器件损伤，进一步提高储能系统的使用安全性。

进一步的，处理器130控制第一开关电路140和第二开关电路160断开预设时间后，重新输出控制信号控制第二开关电路160闭合，第一检测单元110和第二检测单元120重新进行第一电流和第二电流的采集，若第一电流和/或第二电电流依然大于或等于预设电流阈值，则重新断开第二开关电路160，并进行重启失败计数。若连续三次重启失败，则处理器130不再尝试重启，电路系统停止工作。

在一个实施例中，请继续参考图2，第一开关电路140包括第一驱动单元141和第一开关单元142，第一驱动单元141连接第一开关单元142的控制端和处理器130，第一开关单元142的第一触点连接储能电路的第一输出端，第一开关单元142的第二触点连接电网的第一端；第二开关电路160包括第二驱动单元161和第二开关单元162，第二驱动单元161连接第二开关单元162的控制端和处理器130，第二开关单元161的第一触点连接储能电路的第二输出端，第二开关单元142的第二触点连接电网的第二端。

其中，第一开关单元142和第二开关单元162，可以为继电器、三极管或mos管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)等。第一驱动单元141和第二驱动单元161是根据处理器130输出的控制信号，转换成对应开关单元可以识别的电信号，并将该电信号输出至对应开关单元的电路单元。根据第一开关单元142和第二开关单元162的类型，可以对应确定第一驱动单元141和第二驱动单元161的类型。总之，本实施例对上述各电路单元的类型不作限定。

具体的，处理器130通过第一驱动单元141向第一开关单元142的控制端发送控制信号，控制第一开关单元142的第一触点和第二触点断开或闭合，并通过第二驱动单元161向第二开关单元162的控制端发送控制信号，控制第二开关单元162的第一触点和第二触点断开或闭合。

上述实施例中，配置第一驱动单元141和第二驱动单元161，进行控制信号的处理的转换，有利于提高处理器130对开关电路控制的可靠性，进一步提高电路系统的安全性。

在一个实施例中，第一开关单元142和第二开关单元162均为可控性直流接触器。其中，可控性直流接触器是指主触点连接回路的电流是直流，且主触点的开合状态可控的接触器。由于可控性直流接触器的吸引线圈通以直流，所以没有冲击的启动电流，也不会产生铁芯猛烈撞击现象，因而它的寿命长，适用于频繁启停的场合。使用可控性直流接触器作为第一开关单元142和第二开关单元162，可以进一步提高电路系统的使用寿命。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种储能系统，包括储能电路200和上述实施例中的限流电路100，储能电路200连接限流电路100。其中，关于限流电路100的具体限定参见上文，此处不再赘述。储能电路200是指具备储能功能的电路，保护电池或电容等储能元件。具体的，储能电路200的数量并不唯一，可以为一个，也可以将多个储能电路200并联后连接限流电路100。在离网状态下，由储能电路200供能。

上述储能系统，由于包含限流电路100，可以在离网切并网，即储能电路200输出的第一电压小于电网输出的第二电压时，由处理器130输出控制信号控制第一开关电路140断开，使限流单元150接入电路，有利于消耗电网与储能电路200之间的电势差，降低瞬时冲击电流，提高储能系统的使用安全性。

在一个实施例中，如图4所示，储能电路200包括储能电源210、转换电路220和输出稳压电路230，转换电路220连接储能电源210和输出稳压电路230，输出稳压电路230连接限流电路100。

其中，储能电源210可以是储能电池组或超级电容。当储能电源210为储能电池组时，具体可以是锂电池、铅酸电池、铅碳电池等任一种电池，也可以是两种以上电池的混用。转换电路220可以是升压电路或降压电路。输出稳压电路230可以是由稳压管或稳压电容构成的电路单元。当输出稳压电路230为稳压电容时，该稳压电容的数量可以是一个也可以是多个，且多个稳压电容的连接方式可以是串联、并联或混联。进一步的，上述稳压电容可以为极性电容也可以为非极性电容。具体的，储能电源210输出的电能，通过转换电路220和输出稳压电路230处理后，输出至负载。

上述实施例中，配置转换电路220对储能电源210输出的电能进行转换，并配置输出稳压电路230对转换后的电能进行稳压处理，有利于提高储能电路200输出电能的稳定性。

在一个实施例中，请继续参考图4，储能电路200还包括输入稳压电路240，输入稳压电路240连接储能电源210和转换电路220。其中，输入稳压电路240的具体限定请参考输出稳压电路230，此处不再赘述。具体的，储能电源210输出的电能，依次通过输入稳压电路240、转换电路220和输出稳压电路230处理后，输出至负载。

上述实施例中，配置输入稳压电路240对储能电源210输出的电能进行稳压处理，有利于进一步提高储能电路200输出电能的稳定性。

在一个实施例中，转换电路220为升压电路。升压电路也叫自举电路，是指输出电压大于输入电压的电路。升压电路一般包含自举升压二极管，自举升压电容等电子元件，通过控制使自举升压电容的放电电压和电源的输出电压叠加，从而达到输出电压升高的效果。

上述实施例中，升压电路作为储能电路中的转换电路，由于升压电路的升压功能，使升压电路的输出电压大于储能电源输出电压，即使在储能电源输出电压不足的情况下，也能维持负载的正常运行，可以降低负载对储能电源的性能要求，有利于降低成本，扩展储能电路的应用场景。

在一个实施例中，如图5所示，升压电路包括第一电感l1、第二电感l2、第一开关组件s1、第二开关组件s2、第三开关组件s3和第四开关组件s4。第一开关组件s1、第二开关组件s2、第三开关组件s3和第四开关组件s4的控制端均连接主控制器；第一电感l1的第一端连接储能电源210的正极，第一电感l1的第二端连接第一开关组件s1的第一端和第三开关组件s3的第一端，第一开关组件s1的第二端连接限流电路100；第三开关组件s3的第二端连接储能电源210的负极和限流电路100。第二电感l2的第一端连接储能电源210的正极，第二电感l2的第二端连接第二开关组件s2的第一端和第四开关组件s4的第一端，第二开关组件s2的第二端连接限流电路100；第四开关组件s4的第二端连接储能电源210的负极和限流电路100。

其中，各开关组件可以为三极管、mos管或igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)。当各开关组件为mos管时，该mos管可以为pmos管或nmos管，且各开关组件的类型可以相同也可以不同。为便于理解，根据电流方向，将各开关组件的电流流入端作为第一端，电流流出端作为第二端。例如，当开关组件为pmos管时，则该开关组件的第一端为漏极，第二端为源极；当开关组件为nmos管时，则该开关组件的第一端为源极，第二端为漏极。

具体的，主控制器控制第一开关组件s1、第二开关组件s2、第三开关组件s3和第四开关组件s4交替闭合。当第一开关组件s1和第四开关组件s4闭合，第二开关组件s2和第三开关组件s3断开时，第一电感l1所在回路放电，第二电感l2所在回路充电；当第二开关组件s2和第三开关组件s3闭合，第一开关组件s1和第四开关组件s4断开时，第一电感l1所在回路充电，第二电感l2所在回路放电。以上相当于两个升压电路单元交替工作，可以确保离网状态下负载的持续供电。进一步的，并网状态时，储能电路200切换为待机模式，由主控制器向各开关组件输出占空比很小的控制信号。

上述实施例中，通过对升压电路的电路结构优化，使主控制器可以通过对电路中不同开关组件的控制，达到不间断升压输出的效果，可以确保离网状态下负载的持续供电。

为了便于理解，下面结合图6对储能系统的具体结构和工作过程进行说明。如图6所示，储能电路200包括电池组e1、第一稳压电容c1、第一电感l1、第二电感l2、第一开关组件s1、第二开关组件s2、第三开关组件s3、第四开关组件s4和第二稳压电容c2。限流电路100包括第一检测单元110、第二检测单元120、处理器130、第一驱动单元141、第一开关k1、第二驱动单元161、第二开关k2和限流电阻r1。其中，第一开关组件s1和第二开关组件s2为nmos管，第三开关组件s3和第四开关组件s4为pmos管，第一开关k1和第二开关k2为可控性直流接触器，限流电阻r1为水泥电阻。

具体的，第一稳压电容c1连接于电池组e1的正负极之间，第一电感l1的第一端连接电池组e1的正极，第一电感l1的第二端连接第一开关组件s1的源极和第三开关组件s3的漏极，第一开关组件s1的漏极连接第一开关k1的第一触点；第三开关组件s3的源极连接电池组e1的负极和第二开关k2的第一触点。第二电感l2的第一端连接电池组e1的正极，第二电感l2的第二端连接第二开关组件s2的源极和第四开关组件s4的漏极，第二开关组件s2的漏极连接第一开关k1的第一触点；第四开关组件s4的源极连接电池组e1的负极和第二开关k2的第一触点。第二稳压电容c2连接第一开关k1的第一触点和第二开关k2的第一触点。各开关组件的栅极均连接主控制器。

处理器130连接第一检测单元110、第二检测单元120、第一驱动单元141和第二驱动单元161。第一驱动单元141连接第一开关k1的控制端，第二驱动单元161连接第二开关k2的控制端。第一开关k1的第一触点连接储能电路200的输出正极，第一开关k1的第二触点连接电网正母线bus+。第二开关k2的第一触点连接储能电路200的输出负极，第二开关k2的第二触点连接电网负母线bus-。限流电阻r1连接储能电路200的输出正极和电网正母线bus+。第一检测单元110和第二检测单元120分别通过对应的感应线圈连接储能电路200的输出正极和电网正母线bus+。

具体的，第一检测单元110用于采集储能电路200输出的第一电压和第一电流。第二检测单元120用于采集电网输出的第二电压和第二电流。离网切并网状态下，第一电压小于第二电压，产生从电网侧流向储能电路侧的瞬态电流。此时，处理器130输出控制信号控制第一开关k1的第一触点和第二触点断开，接入限流电阻r1，可以降低离网切入并网时产生的瞬态电流，不仅可以提高储能系统的使用安全性，也可以减小瞬态电流对接入储能电路侧负载的冲击，增长负载的使用寿命。

离网状态或并网稳定后，第一电压等于第二电压，由处理器130输出控制信号控制第一开关k1的第一触点和第二触点闭合，将限流电阻r1短路掉，可以减少电能的消耗，提高能量利用率。

储能电路侧或电网侧的电压发生波动时，第一电压大于第二电压，且第一电压与第二电压差值大于预设电压阈值，处理器130输出控制信号控制第一开关k1的第一触点和第二触点断开，接入限流电阻r1，可以降低因电压波动而造成的影响，同时有利于减小电压波动对接入电网侧负载的冲击，增长负载的使用寿命。

此外，当第一电流和/或第二电电流大于或等于预设电流阈值时，若第一开关k1的第一触点和第二触点处于断开状态，说明即使进行限流后，电路中的电流依然过大，若第一开关k1的第一触点和第二触点处于闭合状态，说明可能因多个储能电路并联使用造成了过流。此时，处理器130输出控制信号控制第一开关k1和第二开关k2断开，切断整个回路，可以避免因电流过大而造成的器件损伤，进一步提高储能系统的使用安全性。

进一步的，处理器130控制第一开关k1和第二开关k2断开预设时间后，重新输出控制信号控制第二开关k2闭合，第一检测单元110和第二检测单元120重新进行第一电流和第二电流的采集，若第一电流和/或第二电电流依然大于或等于预设电流阈值，则重新断开第二开关k2，并进行重启失败计数。若连续三次重启失败，则处理器130不再尝试重启，电路系统停止工作，可以确保电路不受大电流的冲击，有利于进一步提高储能系统的使用安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例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盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。