本发明涉及储能电路领域，尤其涉及一种分压储能电路。
背景技术：
在一些高压大功率的应用场景下，供电电网通常采用三相交流电。针对某些需使用直流电的场景，需要将三相交流电整流为直流电，并配高压大容量储能元件进行储能，然后方可使用直流电做其他控制或变换。
通常，储能元件的额定最高耐压是有限的。在部分高压场合，为提升储能电路的整体耐压能力，将多个储能元件进行串联，并为每一储能元件配置相应的分压电阻。
但是，现有的储能电路中，通常存在分压不够稳定的缺陷。
技术实现要素：
本发明的多个方面提供一种分压储能电路，用于解决现有技术中，储能电路的分压不够稳定的缺陷。
本发明提供一种分压储能电路，包括：
电源、串联的多个储能元件、与所述多个储能元件一一对应且串联的多个分压器件，以及与所述储能元件的数量匹配的至少一个电压钳位开关；
其中，所述多个储能元件中，相邻的两个储能元件通过一电压钳位开关分别与相邻的两个分压器件并联；所述电压钳位开关用于，在满足电压钳位条件时，使所述相邻两个储能元件中靠近所述电源的负极的储能元件的正极与所述电源的正极接通或与所述电源的负极接通；所述多个分压器件以及所述多个储能元件的首端连接于所述电源的正极，末端连接于所述电源的负极。
进一步可选地，所述电压钳位开关包括用于连接所述相邻两个储能元件中靠近所述电源的负极的储能元件的正极与所述电源的正极的第一开关，以及用于接通所述相邻两个储能元件中靠近所述电源的负极的储能元件的正极与所述电源的负极的第二开关；
所述第一开关的第一端以及所述第二开关的第一端连接于所述相邻的两个储能元件之间；所述第一开关的第二端以及所述第二开关的第二端连接于所述相邻的两个分压器件之间；所述第一开关的第三端连接于所述电源的正极，所述第二开关的第三端连接于所述电源的负极。
进一步可选地，所述第一开关包括第一三极管，所述第二开关包括第二三极管；其中，所述第一三极管为npn三极管，所述第二三极管为pnp三极管；所述第一三极管以及所述第二三极管的基极连接于所述相邻的两个储能元件之间，发射极连接于所述相邻的两个分压器件之间；所述第一三极管的集电极连接于所述电源的正极，所述第二三极管的集电极连接于所述电源的负极。
进一步可选地，所述第一开关还包括：第一功率耗散电阻；所述第一三极管的集电极通过第一功率耗散电阻连接于所述电源的正极；和/或，所述第二开关还包括：第二功率耗散电阻；所述第二三极管的集电极通过第二功率耗散电阻连接于所述电源的负极。
进一步可选地，所述多个分压器件为多个分压电阻，每个分压电阻的阻值满足条件为：使得经过的电流为毫安量级。
进一步可选地，所述多个储能元件为多个电解电容；所述多个电解电容按照极性顺次首尾连接，且所述多个电解电容中，首端的电解电容的正极连接于所述电源的正极，末端的电解电容的负极连接于所述电源的负极。
进一步可选地，所述第一三极管和/或所述第二三极管为硅三极管。
进一步可选地，当所述电源的电压为500v时，所述多个分压电阻中每一分压电阻的阻值为560kω。
进一步可选地，若所述分压器件分别为分压电阻，则所述第一功率耗散电阻和/或所述第二功率耗散电阻的阻值为所述分压电阻的阻值的1/60-1/20倍。
进一步可选地，当所述电源的电压为500v时，则所述第一功率耗散电阻和/或所述第二功率耗散电阻的阻值为10kω。
在本发明中，通过串联的多个分压器件对电源电压形成分压，相邻的两个储能元件通过电压钳位开关与相邻的两个分压器件并联，进而两个分压器件的分压与两个储能元件之间的电压可被钳制在一定范围内，并达到平衡，解决了现有技术中，储能电路的分压不够稳定的缺陷。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术提供的一种均压储能电路的电路连接示意图；
图2为本发明一实施例提供的一种均压储能电路的连接示意图；
图3为发明另一实施例提供的分压储能电路的连接示意图；
图4为发明又一实施例提供的分压储能电路的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”或“电性连接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其它装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
图1为现有技术提供的一种均压储能电路的电路连接示意图。如图1所示，dc+表示直流电源的正极，串联的电解电容c1和c2为储能元件，r1和r2分别为与c1和c2并联的分压电阻。当r1和r2选取较小的阻值时，均压效果稳定，但是流经r1和r2的电流较大，导致储能电路的损耗功率较大。因此，为降低储能电路的损耗功率，通常选取阻值较大的r1和r2，以减小流经r1和r2的电流。但是，阻值过大的电阻串联将导致均压效果不稳定。为解决上述缺陷，本发明提供一种分压储能电路。以下部分将结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
图2为本发明一实施例提供的分压储能电路的连接示意图，如图2所示，本发明提供的分压储能电路包括：
电源10、串联的多个储能元件11、与多个储能元件11一一对应且串联的多个分压器件12，以及与储能元件11的数量匹配的至少一个电压钳位开关13。
其中，如图2所示，多个储能元件11中，相邻的两个储能元件11通过一电压钳位开关13分别与相邻的两个分压器件12并联。该电压钳位开关13用于，在满足电压钳位条件时，接通相邻两个储能元件中的第二储能元件111的正极与所述电源的负极，或接通第二储能元件112的正极与所述电源的正极。其中，第一储能元件111是靠近电源10正极的储能元件，第二储能元件112是靠近电源10负极的储能元件。串联的多个分压器件12中，首端的分压器件12连接于电源10的正极，末端的分压器件12连接于电源10的负极。串联的多个储能元件11中，首端的储能元件11连接于电源10的正极，末端的储能元件11连接于电源10的负极。
在上述实施例中，串联的多个分压器件对电源电压形成分压，相邻的两个储能元件通过电压钳位开关与相邻的两个分压器件并联，进而两个分压器件的分压与两个储能元件之间的电压可被钳制在一定范围内，并达到平衡，解决了现有技术中，储能电路的分压不够稳定的缺陷。
可选的，上述实施例中所述的电压钳位条件，指的是电压钳位开关的一端所连接的分压器件的分压与另一端所连接的储能元件之间的电压差值超出了设定范围，例如大于第一阈值，或小于第二阈值。当大于第一阈值时，可认为相邻两个储能元件中，第二储能元件112需要继续充电以提升电压，此时可接通第二储能元件122的正极与所述电源的正极。当小于第二阈值时，可认为相邻两个储能元件中，第二储能元件112需要放电以降低电压，此时可接通相邻两个储能元件中的第二储能元件111的正极与所述电源的负极。
应当理解，在上述或下述实施例中，各附图以及各附图对应的实施例，以相邻的两个储能元件12为例对本发明的技术方案进行说明，但是本发明的技术方案包含但不仅限于两个储能元件12的情形。在其他实施例中，储能元件12的数量可以是两个以上。当分压储能电路包括两个以上的储能元件12时，任意相邻两个储能元件11之间的电路连接可参考本发明的上述或下述实施例中的记载，此处不赘述。
图3为本发明一实施例提供的分压储能电路的电路连接图。可选的，如图3所示，电压钳位开关13包括用于将所述第二储能元件112的正极连接于电源10的正极的第一开关131，以及用于将所述第二储能元件111的负极连接于电源10的负极的第二开关132。
其中，第一开关131的第一端以及第二开关132的第一端连接于相邻的两个储能元件11之间，标记连接点为a；第一开关131的第二端以及第二开关132的第二端连接于相邻的两个分压器件12之间,标记连接点为b；第一开关131的第三端连接于电源10的正极，第二开关132的第三端连接于电源10的负极。
在上述结构中，第一开关131和第二开关132分别具有不同的导通条件。第一开关131的导通条件为，a点电压与b点电压的差值大于第一阈值。当第一开关131导通时，第一开关131的第二端以及第三端导通，b点通过第一开关131与电源10的正极相连，第二储能元件112进入充电状态，b点电压逐渐增大。
第二开关132的导通条件为，a点电压与b点电压的差值小于第二阈值。当第二开关132导通时，第二开关132的第二端以及第三端导通，b点通过第二开关132和电源10的负极相连接，第二储能元件112进入放电状态，b点电压逐渐减小。基于此，a点与b点之间的电压可以被钳制在第一阈值和第二阈值之间。
可选的，如图4所示，第一开关131可包括第一三极管q1，q1为npn三极管。第二开关132可包括第二三极管q2，q2为pnp三极管。
其中，第一三极管q1以及第二三极管q2的基极连接于相邻的两个储能元件11之间，发射极连接于相邻的两个分压器件12之间；第一三极管q1的集电极连接于电源10的正极，第二三极管q2的集电极连接于电源10的负极。
可选的，如图4所示，标记多个储能元件11中分别与第一分压器件121、第二分压器件122对应的两个相邻储能元件为第一储能元件111以及第二储能元件112。
则如图4所示，第一三极管q1和第二三极管q2的基极连接于第一分压器件121和第二分压器件122之间，标记连接点为p1；第一三极管q1的集电极连接于电源10的正极；第一三极管q1和第二三极管q2的发射极连接于第一储能元件111和第二储能元件112之间，标记连接点为p2。第二三极管q2的集电极连接于电源10的负极。
在上述电路结构中，在第一分压器件121和第二分压器件122均匀分压的情况下，理论上p1点的电压和p2点的电压相等。在一种分压不均匀的场景中，若p1点的电压高于p2点，且二者的电压差大于第一三极管q1的pn结导通压降，则第一三极管q1的集电极与发射极之间进入导通状态。此时，p2点可通过第一三极管q1与电源10的正极相连，第二储能元件112进入充电状态，以升高p2点的电压。
在另一种分压不均匀的场景中，若p2点的电压大于p1点，且二者的电压差大于第二三极管q2的pn结导通压降时，第二三极管q2的发射极与集电极进入导通状态。此时，p2点可通过第二三极管q2电源10的负极相连，第二储能元件12进入放电状态，以降低p2电的电压。
进而，在上述的电路结构中，通过第一三极管q1和第二三极管q2的相互配合，能够将p1点和p2点之间的电压差钳制在与q1和q2的pn结导通压降相匹配的范围内，保证了用于给第一储能元件111和第二储能元件112充电的电压的稳定性。
可选的，第一三极管q1和/或第二三极管q2可以为硅三极管。当第一三极管q1为硅三极管时，其pn结导通压降为0.7v。也就是说，当p1点的电压比p2点高0.7v时，第一三极管q1的集电极与发射极之间为导通状态，第二储能元件112处于充电状态。
当第二三极管q2为硅三极管时，其pn结导通压降为0.7v。也就是说，当p2点的电压比p1点高0.7v时，第二三极管q2的集电极与发射极之间为导通状态，第二储能元件112处于放电状态。进而，p1点和p2点之间的电压差能够被钳制在±0.7v的范围内，使得分压平衡。
可选的，如图4所示，第一开关131还包括第一功率耗散电阻14，第一三极管q1的集电极可通过第一功率耗散电阻14连接于直流电源10的正极。第二开关132还包括第二功率耗散电阻15，第二三极管q2的集电极可通过第二功率耗散电阻15连接于直流电源10的负极。其中，第一功率耗散电阻14用于分担第一三极管q1的散耗功率，第二功率耗散电阻15用于分担第二三极管q2的散耗功率，以避免q1和/或q2因过载而损坏。
可选的，在一种可选的实施方式中，如图4所示，分压器件12可以是分压电阻。在选取分压电阻时，可选择阻值大小能够使得经过的电流为毫安量级的电阻，进而，可减小流经分压电阻的电流，极大降低分压电阻带来的功率损耗。例如，在一种应用场景中，若电源10的电压为500v，可选择阻值为560kω的电阻作为分压电阻。当然，应当理解，分压电阻可以是一个电阻，也可以是多个电阻串联得到的，本实施例不做限制。
可选的，在本实施例中，当分压器件11采用分压电阻时，可根据分压电阻的阻值范围来选取第一功率耗散电阻14和/或第二功率耗散电阻15。可选的，可选择电阻值在分压电阻的阻值的1/60-1/20倍范围内的电阻作为功率耗散电阻。例如，当直流电源10的电压为500v时，每一分压电阻的阻值为560kω，第一功率耗散电阻14和/或第二功率耗散电阻15的阻值可以为10kω左右。当然，上述对以具体数值进行举例，仅仅是为了对本实施例做进一步的解释说明，不构成对本发明的技术方案的限制。
可选的，在一种可选的实施方式中，如图4所示，储能元件11可以为电解电容。电解电容具有极性，多个电解电容串联时，按照极性顺次首尾连接，即后一个电解电容的正极连接前一个电解电容的负极。如图4所示，多个电解电容中，首端的电解电容的正极连接于电源10的正极，末端的电解电容的负极连接于电源10的负极。
电解电容具有电容积大的优势，其额定容量可以比其他种类的电容大几十倍到数百倍，能够满足低压或高压场景下的储能需求。可选的，本实施例中，可选择铝电解电容作为储能元件。铝电解电容是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。铝电解电容具有容量大，耐压高的优势，更加适用于高压储能场景。
可选的，当储能元件11为电解电容时，电源10为直流电源，不再赘述。
需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。