阅读说明：本技术 具备互联、供电同步功能的分布式储能电源系统 (Distributed energy storage power supply system with interconnection and power supply synchronization functions ) 是由 张波 陈攀 周万程 冯新 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种具备互联、供电同步功能的分布式储能电源系统,包括：多个储能电源,多个储能电源分布式地设置在不同的位置并从不同的位置接入用电局域网；储能电源包括电池、DC-DC升压器、DC-AC逆变器、与滤波器单元、控制器,电池的输出端依次通过DC-DC升压器、DC-AC逆变器、滤波器单元接入用电局域网,用电局域网的输出电压反馈至控制器,控制器与DC-DC升压器、DC-AC逆变器电连接；多个储能电源的控制器之间相互通信,以使所有储能电源向用电局域网的输出同频、同幅、和同相。本发明使得用户无需将购置的所有储能电源设备都集中放在一起,而是按需放置在同一用电局域网内部的不同空间,即便在主网断电时,所有储能电源设备也能互联,同步为局域电网供电。(The invention provides a distributed energy storage power supply system with interconnection and power supply synchronization functions, which comprises: the energy storage power supplies are arranged at different positions in a distributed manner and are connected to the power utilization local area network from different positions; the energy storage power supply comprises a battery, a DC-DC booster, a DC-AC inverter, a filter unit and a controller, the output end of the battery is connected to the power consumption local area network through the DC-DC booster, the DC-AC inverter and the filter unit in sequence, the output voltage of the power consumption local area network is fed back to the controller, and the controller is electrically connected with the DC-DC booster and the DC-AC inverter; the controllers of the energy storage power supplies are communicated with each other, so that the outputs of all the energy storage power supplies to the power utilization local area network are same in frequency, amplitude and phase. According to the invention, a user does not need to put all purchased energy storage power supply equipment together in a centralized manner, but put the energy storage power supply equipment in different spaces in the same power utilization local area network as required, and all the energy storage power supply equipment can be interconnected to synchronously supply power to the local area network even when the main network is powered off.)

具备互联、供电同步功能的分布式储能电源系统

技术领域

本发明涉及储能电源领域，特别涉及一种具备互联、供电同步功能的分布式储能电源系统。

背景技术

目前消费级储能电源单体功率都在2kW以内，在停电情况下，远远无法满足一个家庭的用电开销。为了解决这个问题，现有产品通过交流端或直流端(电池)并接的方式以提升整体输出功率，而这种方法都需要将多个储能系统放在一起，通过线缆(多见于交流并接)或者产品所设计的并接接口(直流并接)互联，再输出给用电设备。

随着储能技术的迅猛发展，消费级储能产品将会大大普及，一个家庭会购置一台或者多台储能系统置于不同的家用电器附近，以保证意外断电时家用电器仍能维持工作(譬如空调、电冰箱等)。

但是，现有技术存在以下缺点：单台储能电源(即便具备并网功能)，受限于自身功率限制，无法满足断电情况下众多大型家用电器的供电，必须级联，而基于现有产品的“集合并联”(所有储能电源放在一起，通过线缆或接口联合)供电方法，给使用者带来诸多不便，例如，当主电网失电时，使用者要实现全屋供电或维系某个大功率用电设备不掉电，则使用者必须将所购置的储能产品挪放到同一个位置，使用外部接插件或者线缆进行连接。

发明内容

本发明提供了一种具备互联、供电同步功能的分布式储能电源系统，以解决至少一个上述技术问题。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种具备互联、供电同步功能的分布式储能电源系统，包括：多个储能电源，所述多个储能电源分布式地设置在不同的位置并从不同的位置接入用电局域网；

所述储能电源包括电池、用于给电池升压以满足后级输入的DC-DC升压器、将直流转换成交流的DC-AC逆变器、与DC-AC逆变器相连的滤波器单元、以及独立的用于控制DC-DC升压器及DC-AC逆变器的控制器，所述电池的输出端依次通过DC-DC升压器、DC-AC逆变器、滤波器单元接入用电局域网，所述用电局域网的输出电压反馈至所述控制器，所述控制器与所述DC-DC升压器、DC-AC逆变器电连接；

多个储能电源的控制器之间相互通信，以使所有储能电源向用电局域网的输出同频、同幅、和同相。

优选地，DC-AC逆变器包括四个PWM开关管，所述储能电源还包括与所述控制器连接的实时时钟，所述实时时钟向所述控制器发出硬中断，所述硬中断触发所述控制器控制所述PWM开关管的导通或断开。

优选地，所述储能电源还包括与所述控制器连接的无线通讯模块，所述多个储能电源的控制器之间通过各自的无线通讯模块相互通讯。

优选地，所述分布式储能电源系统还包括与主电网连接的继电器，所述继电器具备停电检测功能，所述继电器在停电情况下断开从而将用电局域网和主电网隔离。

优选地，多个储能电源的控制器之间相互通信，以使所有储能电源向用电局域网的输出同频、同幅、和同相包括：

所述多个储能电源中的任一个储能电源检测到主电网失电时，该储能电源的控制器通过控制开关驱动断开所有的PWM开关管，通过无线通信模块向其他所有的储能电源发出广播信号、并接收来自其他所有的储能电源的广播信号，并将该储能电源确定为同步主机，其他所有的储能电源为从机；

所述同步主机从其内部的实时时钟读取当前时间戳t_1，并通过无线通信模块向从机广播带时间戳的准备信号；

各个从机收到该准备信号后，检查各自内部实时时钟的当前时间戳，在确认时间戳误差在规定范围Δt范围内后，通过各自的无线通信模块向同步主机回报各自的当前状态；

所述同步主机收到用电局域网内的从机所回报的状态信息后，使置其内的实时时钟设定同步输出时间戳t_2，并通过无线通信模块将同步输出时间戳t_2广播至各个从机；各个从机与各自的实时时钟交互并设置时间戳t_2，并通过无线通信模块向同步主机回报设置成功信息；

当用电局域网内包括同步主机和从机在内的所有储能电源内部的实时时钟运行至所设置的时间戳t_2时，每个储能电源的实时时钟均产生所述硬中断；

当每个储能电源的控制器收到该硬中断信号后，打开相应的开关驱动，开启DC-AC逆变器的输出；同时每个从机的控制器实时检测输出，确保自身输出与同步主机同频、同幅、同相。

由于采用了上述技术方案，本发明使得用户无需将购置的所有储能电源设备都集中放在一起，而是按需放置在同一用电局域网内部的不同空间，即便在主网断电时，所有储能电源设备也能互联，同步为局域电网供电。

附图说明

图1示意性地示出了本发明一个实施例中的分布式储能电源内部框图；

图2示意性地示出了逆变单元和具备无线通信以及同步功能的控制单元框图。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明基于双向逆变技术、交流同步技术提出一种具备互联及供电调度功能的分布式储能电源，其包括多个储能电源，每个储能电源可随意分布于用电范围内的任意位置，多个储能电源通过无线通信技术(如基于窄带物联网技术的LoraWAN，3G/4G等)互联，通过RTC同步输出高精度(微秒级)时间戳，并利用用电区域的内部供电网络实现输出同步，在储能系统物理位置分散的情况下，协同聚集对外供电。

如图1所示，本发明中的每个储能电源内部包含用于给电池升压以满足后级输入的DC-DC升压器、将直流转换成交流的DC-AC逆变器、与DC-AC逆变器相连的滤波器单元、以及独立的控制DC-DC升压器以及DC-AC逆变器的控制器。图1中仅给出了两个储能电源并接输出供电的示例，事实上，该应用示例中亦可包括多个储能电源。

如图2所示，该储能电源逆变部分包含S11-S14四个PWM开关管，其中，S11和S14导通时输出正压，S13和S12导通时输出负压。储能电源逆变部分包含还四个PWM开关管的门级驱动器、控制该门级驱动器的控制器(例如，微控制器或DSP或微处理器)、与控制器相连的高精度实时时钟，与控制器相连的无线通信模块(基于窄带通信技术的ZigBee或LoraWan或3G/4G/5G网络)。

下面，对本发明的具体工作原理进行如下说明。

停电情况下，和主电网相连的继电器(具备停电检测功能)断开，将用电局域网和主电网隔离。

当某个储能电源逆变器(1-n)输出检测到主电网失电，其内部控制器通过控制开关驱动断开所有开关管，随后，其内部控制器通过无线通信模块发出广播信号并接收来自其他储能电源逆变器(1-n)的广播信号，并确定同步主机(假设为m)；

同步主机m与高精度同步时钟交互，读取当前时间戳t_1，并通过无线通信模块广播带时间戳的准备信号，其他储能电源收到该准备信号后，检查高精度实时时钟的当前时间戳，确认时间戳误差在规定范围Δt范围内，通过无线通信模块向主机回报当前状态(例如电池电量，电池温度等状态信息)。

同步主机m收到用电局域网内的从机所回报的状态信息后，设置高精度实时时钟设定同步输出时间戳t_2，并通过无线通信模块将同步输出时间戳t_2广播至各个从机，各个从机与各自的高精度实时时钟模块交互，设置时间戳t_2，并通过无线通信模块向主机回报设置成功信息。

当用电局域网内的所有储能电源逆变器内部的实时时钟运行至所设置的时间戳t_2时，产生硬件中断，控制器收到该硬件中断信号后，打开开关驱动，开启逆变器输出，同时除主机m之外的其他从机的控制器实时检测输出，确保自身输出与主机同频、同幅、同相。

本发明的创新之处在于：

(1)利用窄带无线通信技术、自组网技术，实现同一用电网络内部的其他储能电源(可分布在不同位置)在精确的时间点实现同步输出，为断电情况下的局部用电网络内的其他用电设备供电。

(2)本发明的同步输出设计不限制用户的使用方式，即用户将用电设备接入储能电源的逆变输出或是局域电网内部的交流插座均可实现为用电设备供电。

(3)本发明的最大优势在于：用户无需将购置的所有储能电源设备都集中放在一起，而是按需放置在同一用电局域网内部的不同空间，即便在主网断电时，所有储能电源设备也能互联，同步为局域电网供电。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。