功率模块旁路电路及储能系统的制作方法

本申请涉及储能领域，尤其涉及一种功率模块旁路电路及储能系统。

背景技术：

1、储能是指通过介质或设备把能量存储起来，需要时再释放的过程。现有的级联式储能系统由多个储能子模块组成。储能子模块包括功率模块和电池模块，当某个储能子模块发生故障时，需要旁路该储能子模块的功率模块，保护电池模块，减少电池模块燃烧造成安全隐患的风险。通常会在功率模块中设置旁路开关来实现在储能子模块发生故障时，旁路该功率模块。

2、然而，目前的功率模块的旁路开关存在无法有效闭合的情况，这会使得功率模块无法及时旁路，导致功率模块继续对电池模块执行充放电操作，易造成电池爆炸的不良后果。

3、综上，目前的储能系统运行的可靠性和稳定性较低。

技术实现思路

1、本申请提供一种功率模块旁路电路及储能系统，有效提高了储能系统运行的稳定性和可靠性。

2、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

3、第一方面，提供一种功率模块旁路电路，应用于储能系统的功率模块中，上述功率模块旁路电路包括；

4、旁路开关，并联于功率模块的交流侧；

5、晶闸管，并联于所述功率模块的交流侧；

6、第一触发回路，与所述晶闸管的门极连接，配置为在所述功率模块发生故障，且所述旁路开关拒动的情况下，输出第一触发信号；其中，所述第一触发信号用于触发所述晶闸管的门极导通面积小于或等于预设导通面积，以使所述晶闸管进入短路失效状态。

7、所述晶闸管在上述第一触发信号的触发下开始导通的情况下，所述晶闸管所能承受的最大通态电流上升率变小。

8、本申请实施例中，利用晶闸管的失效机制，通过在功率模块发生故障且旁路开关拒动的情况下，输出可控的第一触发信号使得晶闸管的初始导通面积小于或等于预设导通面积，降低晶闸管的最大通态电流上升率，由于晶闸管所能承受的最大通态电流上升率已经变小，主回路电流不需要很高，就能够使得主回路电流上升率超过最大通态电流上升率，进而使得晶闸管烧毁，实现晶闸管的可控短路，使得功率模块的回路电流可以通过已处于短路失效状态的晶闸管，实现功率模块的可靠旁路，适用于储能系统，能够有效地保护电池模块，减少电池模块燃烧的风险，提高储能系统的可靠性和稳定性。

9、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一触发回路包括：

10、控制板，配置为在所述功率模块发生故障，且所述旁路开关拒动的情况下，输出所述第一触发信号；

11、第一驱动电路，所述第一驱动电路的输入端与所述控制板连接，所述第一驱动电路的输出端与所述晶闸管的门极连接，配置为在接收到所述第一触发信号的情况下，根据所述触发信号输出驱动信号。

12、本申请实施例中，通过控制板在功率模块出现故障且旁路开关拒动的情况下，输出第一触发信号给到第一驱动电路，第一驱动电路在接收到该第一触发信号的情况下，输出第一驱动信号给到晶闸管，以使晶闸管基于预设导通面积开始导通，从而实现晶闸管的可控短路。

13、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述控制板输出的所述第一触发信号为光信号，所述第一驱动电路包括光电转换电路；

14、所述光电转换电路，配置为将所述光信号转换为相应的电信号；其中，所述电信号的电流值小于或等于预设电流阈值。

15、在第一方面的一种可能的实现方式中，上述光电转换电路包括光电转换器件，所述光电转换器件的输入端与所述控制板的输出端连接，所述光电转换器件的输出端与所述晶闸管的门极连接。

16、通过光电转换器件实现光信号与电信号的转换。

17、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述功率模块旁路电路还包括：

18、第二触发回路，与所述晶闸管的门极连接，配置为在所述旁路开关拒动，所述第一触发回路失效且第二触发回路的回路电压值超过第一电压阈值的情况下，输出第二触发信号，以使所述晶闸管进入短路失效状态。

19、在本申请实施例中，通过设置第二触发回路，在旁路开关拒动、第一触发回路失效的情况下，还能够通过第二触发回路来实现功率模块的有效旁路，有效提高功率保护电路的可靠性，进一步提高储能系统运行的可靠性和稳定性。

20、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二触发回路包括过压触发电路。

21、上述过压触发电路可以通过过压触发器件，与晶闸管的门极连接，在回路的电压值超过第一电压阈值的情况下，过压触发器件就会输出第二触发信号给到晶闸管，使得晶闸管进入短路失效状态。

22、在第一方面的而一种可能的实现方式中，上述过压触发回路包括bod电路。

23、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述bod电路配置为在所述回路电压值超过第一电压阈值的情况下，输出第二触发信号，所述第二触发信号用于触发所述晶闸管的门极导通面积小于或等于预设导通面积，以使所述晶闸管进入短路失效状态。

24、在本申请实施例中，bod电路可以通过在回路电压值超过第一电压阈值的情况下，输出第二触发信号给到上述晶闸管，晶闸管在第二触发信号的触发下，使得该晶闸管的初始导通面积小于或等于预设导通面积，以降低该晶闸管所能承受的最大通态电流上升率，使得该晶闸管能够在电流上升率超过该最大通态电流上升率的情况下，令该晶闸管烧毁，即令该晶闸管处于短路失效状态。

25、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述功率模块旁路电路还包括：

26、开关模块，所述开关模块设置于所述功率模块与所述电池模块的连接通路，配置为在所述第一触发回路和所述第二触发回路均失效的情况下，切断所述功率模块与所述电池模块的连接通路。

27、本申请实施例中，通过多级触发回路能够实现功率模块的有效旁路，在出现故障的情况下，能够使得功率模块停止对电池模块进行充放电操作，提高储能系统的安全性和可靠性。

28、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述开关模块配置为通过所述电池模块内部的继电器切断所述功率模块与所述电池模块的连接通路。

29、第二方面，提供一种储能系统，所述储能系统包括n个储能子模块，所述储能子模块包括功率模块和电池模块；其中，n为大于1的正整数；

30、所述功率模块与所述电池模块并联；

31、所述功率模块包括第一方面任意一项所述的功率模块旁路电路。

32、本申请实施例中，由于其储能子模块中设置了如以上各个实施例所述的功率模块旁路电路，能够在储能子模块出现故障的情况下，实现功率模块的可靠旁路，减少在发生故障时仍继续对电池模块进行充放电操作的情况，减少电池模块燃烧的风险，能够提高储能系统的可靠性和稳定性。

技术特征：

1.一种功率模块旁路电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述第一触发回路包括：

3.根据权利要求2所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述控制板输出的所述第一触发信号为光信号，所述第一驱动电路包括光电转换电路；

4.根据权利要求3所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述光电转换电路包括光电转换器件；

5.根据权利要求1至4任一项所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述功率模块旁路电路还包括：

6.根据权利要求5所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述第二触发回路包括过压触发电路。

7.根据权利要求6所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述过压触发电路包括bod电路。

8.根据权利要求7所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述bod电路配置为在所述回路电压值超过第一电压阈值的情况下，输出第二触发信号，所述第二触发信号用于触发所述晶闸管的门极导通面积小于或等于预设导通面积，以使所述晶闸管进入短路失效状态。

9.根据权利要求5所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述功率模块旁路电路还包括：

10.根据权利要求9所述的功率模块旁路电路，其特征在于，所述开关模块配置为通过所述电池模块内部的继电器切断所述功率模块与电池模块的连接通路。

11.一种储能系统，其特征在于，所述储能系统包括n个储能子模块，所述储能子模块包括功率模块和电池模块；其中，n为大于1的正整数；

技术总结
本申请适用于储能技术领域，提供了一种功率模块旁路电路及储能系统，所述功率模块旁路电路包括，旁路开关，并联于功率模块的交流侧；晶闸管，并联于所述功率模块的交流侧；第一触发回路，与所述晶闸管的门极连接，配置为在所述功率模块发生故障，且所述旁路开关拒动的情况下，输出第一触发信号；其中，所述第一触发信号用于触发所述晶闸管的门极导通面积小于或等于预设导通面积，以使所述晶闸管进入短路失效状态，能够在发生故障且旁路开关拒动的情况下实现功率模块的可靠旁路，提高储能系统运行的可靠性和稳定性。

技术研发人员：赖日松,余东旭,卢艳华
受保护的技术使用者：宁德时代未来能源（上海）研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5