本申请涉及电子储能领域，尤其涉及一种双公共直流母线型储能模块。
背景技术：
1、随着能源需求的不断增长和清洁能源的推广，储能技术得到了广泛关注。在传统电网中，电力的生产和消费是同时进行的，因此需要实时控制电网的供需平衡，以确保电网的稳定运行。然而，随着可再生能源技术的不断发展，电力的生产与消费之间存在着时间和空间上的差异，因此需要利用储能技术来解决这些问题。
2、储能系统中的储能装置依据结构可分为共交流母线型与共直流母线型两种拓扑。共交流母线型拓扑结构的优点是可以实现模块化设计，每个储能模块可以单独进行调整，方便维护和更换。另外，由于充电模块之间共享同一条交流母线，可以实现电力资源的高效利用，避免了单个储能的功率过大导致系统失衡的情况。然而，这种拓扑也存在一些缺点。由于每个储能模块都需要配备整流装置，因此系统成本较高。此外，该系统结构中的变流器均为全功率型变流器，随着电池充电功率不断提升，对充电模块的效率和功率密度都提出了较高的要求，这也限制了该结构在更大功率等级场景中的应用。
3、共直流母线型储能系统采用大功率ac/dc整流器，将电网提供的交流电压转换成直流电压，形成直流母线，再通过若干台隔离dc/dc变流器将动力电池组连接到直流母线上。隔离dc/dc变流器是储能电池组与直流母线之间能量交互的“桥梁”。通过控制dc/dc变换器可以实现电能的双向流动，当电池组之间的能量需要交互时，电能通过隔离dc/dc汇入公共直流母线。该工况下能量的环流路径仅流过两台隔离dc/dc变流器，相较共交流母线型充电系统拓扑减小了能量流经路径，有利于提升系统效率。且系统的pwm变换器和隔离dc/dc变换器可以分开设计，便于系统优化与模块化设计。然而，该充电系统的变换器仍为全功率型变换器，即电池充放电的全部功率均需要流过储能变换器，因此该充电系统随着充电功率的不断增大，系统损耗也会随之增大。
4、其中采用的变换器全功率控制，变换器功率容量大。综上所述，现有储能方式应用受限，体积大、成本高，因此有必要对储能系统结构进行研究。
5、针对传统全功率型储能充电系统中的变换器存在体积大、效率低、成本高等问题，利用部分功率变换技术降低了系统流过变换器的功率，减小了变换器损耗，实现系统的高效率运行。在储能系统出现故障时，储能系统不能安全可靠的进行电池与母线的分离，系统可靠性较差。现有电池成组方式还有着应用受限，容量扩展不方便，安全系数较低，可靠性较差等问题。
技术实现思路
1、本申请正是为了解决上述技术问题而设计的一种双公共直流母线型储能模块。针对这种部分功率系统需要多台隔离dc/dc单独供电的问题，提出了双公共直流母线型储能系统方案。该方案利用一种双极性输出且输入输出共地的拓扑结构，将所有的补偿变流器共用到同一条直流母线上，达到优化系统拓扑结构、减小系统环流路径的目标。
2、本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双公共直流母线型储能模块，所述模块包括至少一个电池组、至少一个双极性共地变换器和一个双向隔离型llc谐振变换器；
3、所述电池组，由单体电池通过串/并连接形成，用于存储和释放电能；
4、所述双极性共地变换器，与所述电池组串联连接，与电池组的电压叠加构成高压直流输出uac；
5、所述双向隔离型llc谐振变换器，其输入侧连接至高压直流母线以接收电能，其输出侧与双极性共地变换器输入侧相连，且其输出侧产生低压直流输出ubc。
6、所述双公共直流母线型储能模块，所述模块还包括继电器re1、re2、re3和晶闸管scr；
7、所述继电器re1与晶闸管scr并联后，跨接在电池组负极与公共地之间，所述双极性共地变换器输出正极通过继电器re2与电池组负极相连，所述双极性共地变换器输出负极通过继电器re3与公共地相连；继电器re1、re2、re3、晶闸管scr与所述双向隔离型llc谐振变换器和双极性共地变换器配合工作，在电池组或模块发生故障时，通过控制所述继电器和晶闸管，实现对故障部分的脉冲封锁和电气隔离，从而提高储能模块的安全性和可靠性。
8、所述双公共直流母线型储能模块，所述双极性共地变换器由六个开关管s7、s8、s9、s10、s11和s12、两个电感lg和lo、三个电容包括中间侧稳压电容cg2、输入滤波电容cg1以及输出滤波电容co组成；开关管s7、s8为一对互补pwm信号；s9与s11为一对互补pwm信号；s10与s12为一对互补pwm信号；所述电路可以等效成两级变换器的级联拓扑结构，s7、s8、lg、cg1、cg2构成第一级；开关管s9、s10、s11、s12跟lo、co、cg2构成第二级。
9、所述双公共直流母线型储能模块，所述双极性共地变换器由两种闭环控制构成，由s7、s8、lg、cg1、cg2构成的buck-boost变换器采用电压电流pi双闭环控制策略；由s9、s10、s11、s12与lo、co构成的三电平电路采用双载波同向层叠控制策略。
10、所述双公共直流母线型储能模块，所述模块包括n组电池组(n≥1)和与其对应的n个双极性共地变换器,n组电池组的正极均连接高压直流母线，n组电池组的负极均分别与n个双极性共地变换器输出侧相连，n个双极性共地变换器输入侧并联后，与一个双向隔离型llc谐振变换器的输出侧相连。
11、所述双公共直流母线型储能模块，所述模块包括三级保护逻辑，第一级保护是开关管s11与s12导通，形成通路，防止大电压加在储能模块上面，此时，流过储能模块的电流迅速上升，达到事先对管子设置的硬件保护值后，封锁管子脉冲；此时，第二级保护的晶闸管scr导通，将装置从电网中旁路掉；最后，第三级保护的常闭继电器re1导通，输出侧继电器re2、re3断开，将装置从电池中切开。
12、所述双公共直流母线型储能模块，所述双向隔离型llc谐振变换器还包括使用全桥变换器或dab变换器。
13、本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
14、(1)针对现有储能系统中变换器为全功率型，存在功率容量高，体积大等问题，提出了一种部分功率型双公共直流母线纯能系统。该模块中流过变换器的功率只是整个储能模块的部分功率，通过调节母线与电池组间的电压差就可实现控制整个储能模块的运行，以小控大，降低了变换器的额定功率，节约成本。
15、(2)利用一种双极性输出且输入输出共地的拓扑结构，将所有的补偿变换器共用到同一条直流母线上，减少了隔离dc/dc的使用，实现了高低压母线的解耦，达到优化系统拓扑结构、减小系统环流路径的目标。
16、(3)对储能系统进行保护逻辑设计，设计了开关管、晶闸管、旁路继电器三级保护策略，大大加强了系统的安全性和可靠性。
1.一种双公共直流母线型储能模块，其特征在于：所述模块包括至少一个电池组、至少一个双极性共地变换器和一个双向隔离型llc谐振变换器；
2.根据权利要求1所述的双公共直流母线型储能模块，其特征在于：所述模块还包括继电器re1、re2、re3和晶闸管scr；所述继电器re1与晶闸管scr并联后，跨接在电池组负极与公共地之间，所述双极性共地变换器输出正极通过继电器re2与电池组负极相连，所述双极性共地变换器输出负极通过继电器re3与公共地相连；继电器re1、re2、re3、晶闸管scr与所述双向隔离型llc谐振变换器和双极性共地变换器配合工作，在电池组或模块发生故障时，通过控制所述继电器和晶闸管，实现对故障部分的脉冲封锁和电气隔离，从而提高储能模块的安全性和可靠性。
3.根据权利要求1所述的双公共直流母线型储能模块，其特征在于：所述双极性共地变换器由六个开关管s7、s8、s9、s10、s11和s12、两个电感lg和lo、三个电容包括中间侧稳压电容cg2、输入滤波电容cg1以及输出滤波电容co组成；开关管s7、s8为一对互补pwm信号；s9与s11为一对互补pwm信号；s10与s12为一对互补pwm信号；所述电路可以等效成两级变换器的级联拓扑结构，s7、s8、lg、cg1、cg2构成第一级；开关管s9、s10、s11、s12跟lo、co、cg2构成第二级。
4.根据权利要求1所述的双公共直流母线型储能模块，其特征在于：所述双极性共地变换器由两种闭环控制构成，由s7、s8、lg、cg1、cg2构成的buck-boost变换器采用电压电流pi双闭环控制策略；由s9、s10、s11、s12与lo、co构成的三电平电路采用双载波同向层叠控制策略。
5.根据权利要求1所述的双公共直流母线型储能模块，其特征在于：所述模块包括n组电池组(n≥1)和与其对应的n个双极性共地变换器,n组电池组的正极均连接高压直流母线，n组电池组的负极均分别与n个双极性共地变换器输出侧相连，n个双极性共地变换器输入侧并联后，与一个双向隔离型llc谐振变换器的输出侧相连。
6.根据权利要求2或3所述的双公共直流母线型储能模块，其特征在于：所述模块包括三级保护逻辑，第一级保护是开关管s11与s12导通，形成通路，防止大电压加在储能模块上面，此时，流过储能模块的电流迅速上升，达到事先对管子设置的硬件保护值后，封锁管子脉冲；此时，第二级保护的晶闸管scr导通，将装置从电网中旁路掉；最后，第三级保护的常闭继电器re1导通，输出侧继电器re2、re3断开，将装置从电池中切开。
7.根据权利要求1所述的双公共直流母线型储能模块，其特征在于：所述双向隔离型llc谐振变换器还包括使用全桥变换器或dab变换器。
