DE102015210922A1 - Inverter, flow battery system and method for charging and discharging a river battery - Google Patents

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Abstract

Ein Wechselrichter (1) für ein Flussbatteriesystem (100) weist auf: – einen bidirektional betreibbaren AC/DC-Wandler (2) mit einem Netz-Anschluss (3) und einem HVDC-Anschluss (4a, 4b), – mehrere Batterie-Anschlusspaare (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) zum Anschluss an Batterien des Flussbatteriesystems (100), – zumindest zwei DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) mit jeweils einem ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) und einem zweiten DC-Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b), die jeweils ausgelegt sind, Leistung bidirektional sowohl vom ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) zum zweiten DC Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) zu transportieren als auch in umgekehrter Richtung, – wobei jedes erste DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) mit einem Batterie-Anschlusspaar (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) verbunden ist, – wobei die ersten DC-Anschlusspaare (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) von den zweiten DC-Anschlusspaaren (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) galvanisch isoliert sind, – wobei zumindest zwei DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) an ihren zweiten DC-Anschlusspaaren (15a, 15b, 16a, 16b) in einer Serienschaltung verbunden sind, indem ein Anschluss (15b) des zweiten DC-Anschlusspaars (15a, 15b) einer ersten DC/DC-Wandlereinheit (5) eine Verbindung mit einem Anschluss (16a) eines zweiten DC-Anschlusspaars (16a, 16b) einer weiteren DC/DC-Wandlereinheit (6) aufweist, und wobei die Serienschaltung mit dem HVDC-Anschluss (4a, 4b) verbunden ist.An inverter (1) for a river battery system (100) comprises: - a bidirectionally operable AC / DC converter (2) with a mains connection (3) and a HVDC connection (4a, 4b), - several battery connection pairs (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) for connection to batteries of the flux battery system (100), - at least two DC / DC converter units (5, 6, 7) each having a first DC connection pair (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) and a second DC terminal pair (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b), each configured to receive power bidirectionally from both the first DC terminal pair (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) to the second DC terminal pair (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) to transport as well as in the opposite direction, - wherein each first DC terminal pair (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) with a battery terminal pair (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) is connected, - wherein the first DC terminal pairs (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) of the second DC terminal pairs (15a, 15b , 16a, 16b, 17a, 17b) galvanically i in which at least two DC / DC converter units (5, 6, 7) are connected in series at their second DC connection pairs (15a, 15b, 16a, 16b) by connecting a connection (15b) of the second DC connection Terminal pair (15a, 15b) of a first DC / DC converter unit (5) has a connection to a terminal (16a) of a second DC terminal pair (16a, 16b) of another DC / DC converter unit (6), and wherein the series circuit connected to the HVDC terminal (4a, 4b).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter für ein Flussbatteriesystem, ein Flussbatteriesystem mit einem Wechselrichter sowie ein Verfahren zum Laden und Entladen einer Flussbatterie.The invention relates to an inverter for a river battery system, a Flußbatteriesystem with an inverter and a method for charging and discharging a river battery.

Ein Flussbatteriesystem, zum Beispiel ein Redox-Flow-Batteriesystem, das beispielsweise Elektrolyt-Kombinationen von V/V, Fe/Cr oder Zn/Br verwendet, findet in zunehmendem Maße als stationärer Energiespeicher Verwendung. Integriert in ein großes System aus Energieerzeugern und -verbrauchern, kann es zur Netzstabilisierung dienen oder kann Erzeuger- oder Lastspitzen abfangen.A flow battery system, for example a redox flow battery system which uses, for example, electrolyte combinations of V / V, Fe / Cr or Zn / Br, is increasingly used as a stationary energy store. Integrated into a large system of energy producers and consumers, it can serve for grid stabilization or can intercept generator or load peaks.

Ein Flussbatteriesystem weist zumeist mehrere so genannte Stacks auf, bestehend aus mehreren elektrochemischen Zellen bzw. Flow-Batterien, wobei die Stacks jeweils eine relativ niedrige DC-Spannung von 40 V bis 70 V aufweisen In einem Stack können mehrere Zellen in Reihe geschaltet, die je nach Ladezustand eine Spannung von etwa 1,2 V bis 1,6 V aufweisen. Die Wandlung dieser relativ niedrigen DC-Spannung auf eine hohe AC-Spannung, wie sie in den meisten Stromversorgungsnetzen benötigt wird, ist verlustreich. Es wäre daher wünschenswert, eine höhere DC-Spannung zur Verfügung zu stellen. Man könnte die Stacks an ihren elektrischen Anschlüssen in Serie zu schalten, um eine höhere Spannung zu erhalten. Das ist jedoch mit Nachteilen verbunden. Die Stacks werden jeweils von zwei Elektrolyten durchströmt, die in großen Tanks gespeichert werden. Geeigneterweise werden die Stacks hydraulisch parallel geschaltet. Würde ein erster Stack mit einem zweiten Stack elektrisch in Reihe geschaltet, so würde über die Parallelschaltung der Elektrolytleitungen ein Ausgleichsstrom („Shunt current”) fließen, der zu erheblichen Verlusten führen würde.A flow battery system usually has several so-called stacks, consisting of several electrochemical cells or flow batteries, the stacks each having a relatively low DC voltage of 40 V to 70 V. In a stack, several cells can be connected in series, depending have a voltage of about 1.2 V to 1.6 V according to state of charge. The conversion of this relatively low DC voltage to a high AC voltage, as required in most power grids, is lossy. It would therefore be desirable to provide a higher DC voltage. You could connect the stacks to their electrical connections in series to get a higher voltage. This is however associated with disadvantages. The stacks are each traversed by two electrolytes, which are stored in large tanks. Suitably, the stacks are hydraulically connected in parallel. If a first stack were electrically connected in series with a second stack, then a shunt current would flow via the parallel connection of the electrolyte lines, which would lead to considerable losses.

In der US 20120308856 A1 ist ein Redox-Flow-Batteriesystem beschrieben, bei dem zur Unterdrückung der Ausgleichsströme vorgeschlagen wird, Widerstandselemente in die Elektrolytleitungen einzubauen, die einen elektrisch möglichst großen Widerstand in der Elektrolytleitung aufbauen und zugleich die Elektrolyten hydraulisch möglichst nicht negativ beeinflussen. Das ist aber bauteilaufwendig, insbesondere weil diese Widerstandselemente aus säurefestem Material und zugleich elektrisch isolierend aufgebaut sein müssen.In the US 20120308856 A1 a redox flow battery system is described in which is proposed for suppressing the equalizing currents to install resistance elements in the electrolyte lines, which build a maximum electrical resistance in the electrolyte line and at the same time affect the electrolyte hydraulically not negatively. But that is expensive component, especially because these resistance elements must be constructed of acid-resistant material and at the same time electrically insulating.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem ein Flussbatteriesystem aufgebaut und betrieben werden kann, das zum einen effizient betrieben werden kann und zum anderen kostengünstig im Aufbau ist.The object of the present invention is to provide a method and a device with which a flow battery system can be constructed and operated, which can be operated efficiently on the one hand and on the other hand is inexpensive in construction.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Insbesondere kann die Aufgabe mit einem Wechselrichter für ein Flussbatteriesystem gelöst werden, aufweisend:

  • – einen bidirektional betreibbaren AC/DC-Wandler mit einem Netz-Anschluss und einem Hochspannungsgleichstromanschluss (HVDC-Anschluss),
  • – mehrere Batterie-Anschlusspaare zum Anschluss an Batterien des Flussbatteriesystems,
  • – zumindest zwei DC/DC-Wandlereinheiten mit jeweils einem ersten und einem zweiten DC-Anschlusspaar, wobei die DC/DC-Wandlereinheiten jeweils ausgelegt sind, Leistung bidirektional sowohl vom ersten DC-Anschlusspaar zum zweiten DC Anschlusspaar zu transportieren als auch in umgekehrter Richtung,
  • – wobei jedes erste DC-Anschlusspaar mit einem Batterie-Anschlusspaar verbunden ist,
  • – wobei die ersten DC-Anschlusspaare von den zweiten DC-Anschlusspaaren galvanisch isoliert sind,
  • – wobei zumindest zwei DC/DC-Wandlereinheiten an ihren DC-Anschlusspaaren in einer Serienschaltung verbunden sind, indem ein Anschluss des zweiten DC-Anschlusspaars einer ersten DC/DC-Wandlereinheit zumindest eine Verbindung mit einem Anschluss eines zweiten DC-Anschlusspaars einer weiteren DC/DC-Wandlereinheit aufweist – mit anderen Worten sind zumindest zwei DC/DC-Wandlereinheiten an ihren zweiten DC-Anschlusspaaren in Serie geschaltet –, und
  • – wobei die Serienschaltung mit dem HVDC-Anschluss verbunden ist.
The object is achieved with the features of the independent claims. In particular, the object can be achieved with an inverter for a river battery system, comprising:
  • A bidirectionally operable AC / DC converter with a mains connection and a high-voltage direct current connection (HVDC connection),
  • - several battery connection pairs for connection to batteries of the river battery system,
  • At least two DC / DC converter units each having a first and a second DC connection pair, wherein the DC / DC converter units are each designed to transport power bidirectionally both from the first DC connection pair to the second DC connection pair, as well as in the opposite direction,
  • Wherein each first DC connection pair is connected to a battery connection pair,
  • Wherein the first DC connection pairs are galvanically isolated from the second DC connection pairs,
  • Wherein at least two DC / DC converter units are connected at their DC connection pairs in a series connection, in which one connection of the second DC connection pair of a first DC / DC converter unit at least one connection with a connection of a second DC connection pair of another DC / DC converter unit - in other words, at least two DC / DC converter units are connected in series at their second DC terminal pairs -, and
  • - The series circuit is connected to the HVDC connection.

Auf diese Weise können DC/DC-Wandlereinheiten eingesetzt werden, die die Spannung von ihrem ersten DC-Anschlusspaar zu ihrem zweiten DC-Anschlusspaar um weniger als den Faktor 3, insbesondere um weniger als den Faktor 2 verändern. Damit können die DC/DC-Wandlereinheiten sehr effizient betrieben werden. Das ist insbesondere für bidirektional betreibbare DC/DC-Wandler in Speicheranwendungen wichtig, denn die Wandlereffizienz wirkt sich in einem Lade-/Entladezyklus zweimal aus.In this way, DC / DC converter units can be used, which change the voltage from their first DC terminal pair to their second DC terminal pair by less than a factor of 3, in particular by less than a factor of 2. This allows the DC / DC converter units to be operated very efficiently. This is particularly important for bidirectionally operable DC / DC converters in memory applications because converter efficiency has a dual effect in a charge / discharge cycle.

Auf diese Weise kann auch ein AC/DC-Wandler eingesetzt werden, der die Spannung von seinem DC-Anschlusspaar zu seinem AC-Anschlusspaar um weniger als den Faktor 3, insbesondere um weniger als den Faktor 2 verändert. Damit kann auch der AC/DC-Wandler sehr effizient betrieben werden. Das ist insbesondere für einen bidirektional betreibbaren AC/DC-Wandler wichtig.In this way, an AC / DC converter can be used, which changes the voltage from its DC terminal pair to its AC terminal pair by less than a factor of 3, in particular by less than a factor of 2. This also allows the AC / DC converter to be operated very efficiently. This is especially important for a bidirectionally operable AC / DC converter.

Insgesamt kann damit der Wechselrichter sehr effizient betrieben werden, sowohl beim Laden der Batterien als auch beim Entladen dieser und bei der Netzeinspeisung.Overall, this allows the inverter to be operated very efficiently, both when charging the batteries and when discharging them and when feeding in the grid.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die direkte Reihenschaltung von Stacks aber auch von Zellen zu vermeiden und jedem Stack, aber wenn gewünscht auch jeder Zelle (oder einigen wenigen Zellen) einen eigenen potentialgetrennten DC/DC-Wandler zuzuordnen, welche dann sekundärseitig in Reihe geschaltet sind. Der oben verwendete Begriff „Batterie” umfasst somit im Sinne der Erfindung eine einzelne Zelle, aber auch mehrere Zellen und auch einen Stack, bestehend aus mehreren Zellen bzw. Batterien. According to the invention, it is intended to avoid the direct series connection of stacks but also of cells and to assign each stack (if desired) of each cell (or a few cells) its own electrically isolated DC / DC converter, which are then connected on the secondary side in series. The term "battery" used above thus comprises within the meaning of the invention a single cell, but also several cells and also a stack consisting of several cells or batteries.

Es werden dann auch keine elektrischen Widerstandselemente in den hydraulischen Elektrolytleitungen benötigt, was den Aufbau eines Flussbatteriesystems deutlich kostengünstiger macht.There are then no electrical resistance elements in the hydraulic electrolyte lines needed, which makes the construction of a river battery system significantly cheaper.

Der Wechselrichter kann mindestens drei an ihren zweiten DC-Anschlusspaaren in Serie geschaltete DC/DC-Wandlereinheiten aufweisen. So können der AC/DC-Wandler und/oder die DC/DC-Wandlereinheiten noch effizienter betrieben werden.The inverter may have at least three DC / DC converter units connected in series at their second DC terminal pairs. Thus, the AC / DC converter and / or the DC / DC converter units can be operated even more efficiently.

Der Wechselrichter kann eine gemeinsame Steuerung für den AC/DC-Wandler und die DC/DC-Wandlereinheiten aufweisen. Der Wechselrichter kann eine Datenverbindung von der Steuerung zum AC/DC-Wandler und zu den DC/DC-Wandlereinheiten aufweisen. Die Steuerung kann ausgelegt sein, sowohl den AC/DC-Wandler als auch die DC/DC-Wandlereinheiten anzusteuern. So kann der Wechselrichter noch effizienter betrieben werden.The inverter may have a common control for the AC / DC converter and the DC / DC converter units. The inverter may have a data connection from the controller to the AC / DC converter and to the DC / DC converter units. The controller may be configured to drive both the AC / DC converter and the DC / DC converter units. This allows the inverter to be operated even more efficiently.

Die Steuerung kann ausgelegt sein, eine Ladezustandserkennung an jedem einzelnen Batterie-Anschlusspaar vorzunehmen. Dazu kann der Wechselrichter eine Spannungsmessvorrichtung an jedem einzelnen Batterie-Anschlusspaar aufweisen und die Steuerung kann ausgelegt sein, eine Ladezustandserkennung an jedem einzelnen Batterie-Anschlusspaar aufgrund der durch die Spannungsmessvorrichtungen gemessenen Spannungen vorzunehmen. Durch diese Maßnahme lässt sich auf mögliche Fehler bei den Batterien oder Pumpen, die zum Umwälzen des Elektrolyts verwendet werden, schließen.The controller may be configured to perform a state of charge detection on each individual battery terminal pair. For this, the inverter may have a voltage measuring device on each individual battery terminal pair, and the controller may be configured to perform a state of charge detection on each individual battery terminal pair based on the voltages measured by the voltage measuring devices. This measure makes it possible to infer possible errors in the batteries or pumps used to circulate the electrolyte.

Die Steuerung kann ausgelegt sein, bei Leistungsflussrichtung in eine DC/DC-Wandlereinheit von einem zweiten DC-Anschlusspaar zu einem ersten DC-Anschlusspaar eine Stromregelung mit vorgegebenem Ausgangsstrom am ersten DC-Anschlusspaar vorzunehmen. Somit kann sowohl das Laden der Batterien als auch die Einspeisung von Leistung in ein Netz genau geregelt werden.The controller may be configured, in the direction of power flow into a DC / DC converter unit from a second DC connection pair to a first DC connection pair, to carry out a current regulation with a predetermined output current at the first DC connection pair. Thus, both the charging of the batteries and the feeding of power into a network can be precisely controlled.

Der Wechselrichter kann einen Datenanschluss zur datentechnischen Verbindung der Steuerung mit weiteren Komponenten des Flussbatteriesystems aufweisen, die außerhalb des Wechselrichters angeordnet sind, insbesondere zur Ansteuerung von Pumpen. Somit kann mit der Steuerung des Wechselrichters unter Umständen das gesamte Flussbatteriesystem gesteuert werden.The inverter may have a data connection for the data connection of the controller with other components of the flow battery system, which are arranged outside the inverter, in particular for controlling pumps. Thus, under some circumstances, the control of the inverter may control the entire flow battery system.

Der Wechselrichter kann eine Ausfallerkennung einzelner Komponenten, insbesondere der DC/DC-Wandlereinheiten oder Batterien, aufweisen. Die Ausfallerkennung kann dabei eine separate Einheit sein oder Bestandteil der Steuerung sein.The inverter may have a failure detection of individual components, in particular the DC / DC converter units or batteries. The failure detection can be a separate unit or be part of the controller.

Die Steuerung kann ausgelegt sein, bei Ausfallerkennung einer der DC/DC-Wandlereinheiten und/oder einer Batterie, das zur Batterie oder zur DC/DC-Wandlereinheit zugeordnete zweite DC-Anschlusspaar kurz zu schließen und/oder deren erstes DC-Anschlusspaar in Leerlauf zu schalten. Mit dieser Maßnahme kann eine DC/DC-Wandlereinheit einfach abgeschaltet werden, ohne das übrige System zu sehr zu beeinflussen bzw. abschalten zu müssen. Fehlerzustände und gefährliche Zustände können dadurch vermieden werden.The controller may be configured to short-circuit one of the DC / DC converter units and / or a battery, the second DC terminal pair associated with the battery or the DC / DC converter unit in case of failure detection, and / or their first DC terminal pair in idle mode turn. With this measure, a DC / DC converter unit can be easily switched off without having to influence or switch off the rest of the system too much. Error states and dangerous states can be avoided.

Die Anzahl der DC/DC-Wandlereinheiten und deren Regelbereich der Spannung am zweiten DC-Anschlusspaar kann ausgelegt sein, bei Ausfall einer DC/DC-Wandlereinheit oder einer Batterie die gleiche Spannung am HVDC-Anschluss bereitzustellen wie bei Betrieb mit allen in Serie geschalteten DC-Wandlereinheiten, wobei jede DC/DC-Wandlereinheit ausgelegt ist, bei Leistungsflussrichtung von einem ersten DC-Anschlusspaar zu einem zweiten DC-Anschlusspaar eine Gleichspannung in einen vorgegebenen Gleichstrom zu wandeln und bei umgekehrter Leistungsflussrichtung einen Gleichstrom in eine vorgegebene Gleichspannung und/oder Gleichstrom. Durch diese Maßnahme kann der Ausfall einer DC/DC-Wandlereinheit kompensiert werden.The number of DC / DC converter units and their control range of the voltage at the second DC connection pair may be designed to provide the same voltage at the HVDC connection in the event of failure of a DC / DC converter unit or a battery as when operating with all series-connected DC Converter units, wherein each DC / DC converter unit is adapted to convert a DC voltage to a predetermined DC current in the power flow direction from a first DC terminal pair to a second DC terminal pair and a DC current to a predetermined DC voltage and / or DC current in the reverse power flow direction. By this measure, the failure of a DC / DC converter unit can be compensated.

In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem ein Flussbatteriesystem mit einem erfindungsgemäßen Wechselrichter, der zudem aufweist:

  • – zumindest zwei Batterien, die elektrisch jeweils an die Batterie-Anschlusspaare des Wechselrichters angeschlossen sind,
  • – zwei Tanks gefüllt mit Elektrolyten,
  • – Verbindungsleitungen von den Tanks zu den Batterien zur Zuführung und Rückführung des Elektrolyts von den Tanks zu den Batterien,
  • – Je eine Zirkulationspumpe zur Umwälzung des Elektrolyts von den Tanks zu den Batterien und zurück.
The scope of the invention also includes a flux battery system having an inverter according to the invention, which further comprises:
  • At least two batteries electrically connected to each of the battery terminal pairs of the inverter,
  • - two tanks filled with electrolytes,
  • Connecting lines from the tanks to the batteries for supplying and returning the electrolyte from the tanks to the batteries,
  • - One circulation pump each to circulate the electrolyte from the tanks to the batteries and back.

Vorteilhafterweise können die Batterien in ihren Anschlüssen zur Zu- und Rückführung des Elektrolyts hydraulisch parallel geschaltet sein.Advantageously, the batteries may be hydraulically connected in parallel in their connections for supply and return of the electrolyte.

Dadurch dass der Wechselrichter potentialgetrennte DC/DC-Wandler aufweist, kann man die eine Anschlussseite dieser Wandler in Reihe schalten und so eine genügend hohe Spannung für den Wechselrichter erzeugen, ohne dass über den Batterien eine Spannung auftritt, so dass kein Shunt Current fließt, obwohl diese hydraulisch parallel geschaltet sind.The fact that the inverter has isolated DC / DC converter, you can connect the one terminal side of these converters in series and thus generate a sufficiently high voltage for the inverter, without the Batteries a voltage occurs, so that no shunt current flows, although these are hydraulically connected in parallel.

Weiterhin fällt in den Rahmen der Erfindung ein Verfahren zum Laden und Entladen einer Flussbatterie, wobei ein Elektrolyt von zwei Tanks jeweils zu mehreren Batterien an jeweils zwei Anschlüsse geführt und von den Batterien von jeweils zwei weiteren Anschlüssen zu den Tanks zurückgeführt wird, und durch die Batterien jeweils ein Lade- bzw. Entladestrom fließt, der jeweils einem bidirektional betreibbaren DC/DC-Wandler zugeführt wird, wobei die DC/DC-Wandler an ihrer anderen Wandlerseite in Serie zusammengeschlossen sind, so dass im Entladebetrieb eine Spannung erzeugt wird, die ausreichend groß ist, um ein Einspeisen ins Stromnetz mit einem einstufigen Wechselrichter ohne zusätzlichen Transformator zu ermöglichen. Mit einem solchen Verfahren können die oben beschriebenen Vorteile erreicht werden.Furthermore, within the scope of the invention, a method for charging and discharging a flow battery, wherein an electrolyte is led from two tanks each to a plurality of batteries to two terminals and returned by the batteries of two further terminals to the tanks, and by the batteries in each case a charging or discharging current flows, which is in each case supplied to a bidirectionally operable DC / DC converter, wherein the DC / DC converters are connected together at their other converter side in series, so that in the discharge operation, a voltage is generated which is sufficiently large is to allow feeding into the power grid with a single-stage inverter without an additional transformer. With such a method, the advantages described above can be achieved.

Weiterhin fällt in den Rahmen der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Flussbatteriesystems, bei dem zumindest zwei Batterien elektrisch jeweils an Batterie-Anschlusspaare eines Wechselrichters angeschlossen werden, und hydraulisch, insbesondere parallel, an mindestens zwei mit Elektrolyten gefüllte Tanks angeschlossen werden, eine Umwälzung der Elektrolyten von den Tanks zu den Batterien zurück erfolgt und jeder Batterie ein DC/DC-Wandler zugeordnet wird, deren erste DC/DC-Anschlusspaare mit jeweils einer Batterie verbunden werden und deren zweite DC/DC-Anschlusspaare in einer Serienschaltung verbunden werden, wobei eine Potentialtrennung der ersten und zweiten DC/DC-Anschlusspaare erfolgt. Durch die Serienschaltung der DC/DC-Wandler kann eine hinreichend hohe DC-Spannung erzeugt werden, um ins Stromnetz einspeisen zu können. Durch die Potentialtrennung können trotzdem hydraulische Parallelschaltungen der Batterien verwendet werden. Probleme mit Shunt Currents können so vermieden werden, die auftreten, wenn Batterien elektrisch in Reihe geschaltet werden, während sie gleichzeitig hydraulisch parallel geschaltet sind.Furthermore, within the scope of the invention, a method for operating a river battery system, in which at least two batteries are electrically connected to each battery terminal pairs of an inverter, and hydraulically, in particular parallel, are connected to at least two tanks filled with electrolyte, a circulation of the electrolyte from the tanks to the batteries back and each battery is associated with a DC / DC converter whose first DC / DC pairs of terminals are each connected to a battery and whose second DC / DC pairs of terminals are connected in series, wherein a potential separation the first and second DC / DC pairs of terminals takes place. By the series connection of the DC / DC converter, a sufficiently high DC voltage can be generated in order to be able to feed into the power network. Due to the potential separation hydraulic parallel circuits of the batteries can still be used. Problems with shunt currents can thus be avoided, which occur when batteries are electrically connected in series while at the same time being connected in parallel hydraulically.

An jedem Batterie-Anschlusspaar kann eine Ladezustandserkennung durchgeführt werden. Somit kann der Ladezustand von jeder Batterie überwacht werden.Charge state detection can be performed on each battery connection pair. Thus, the state of charge of each battery can be monitored.

Bei einer Leistungsflussrichtung in einer DC/DC-Wandlereinheit von einem zweiten DC-Anschlusspaar zu einem ersten DC-Anschlusspaar kann eine Stromregelung auf einen vorgegebenen Ausgangsstrom am ersten DC-Anschlusspaar durchgeführt werden.In a power flow direction in a DC / DC converter unit from a second DC connection pair to a first DC connection pair, current regulation to a predetermined output current at the first DC connection pair can be performed.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass DC/DC-Wandlereinheiten und/oder die Batterien hinsichtlich eines Ausfalls überwacht werden. Somit kann auf einen Ausfall entsprechend reagiert werden.Furthermore, it can be provided that DC / DC converter units and / or the batteries are monitored for failure. Thus it can be responded to a failure accordingly.

Bei Erkennung eines Ausfalls einer der DC/DC-Wandlereinheiten und/oder einer Batterie, kann das zur Batterie oder zur DC/DC-Wandlereinheit zugeordnete zweite Anschlusspaar kurzgeschlossen und/oder deren erstes DC-Anschlusspaar in Leerlauf geschaltet werden. Somit kann das System in einen sicheren Zustand überführt werden, ohne dass die Gefahr eines Brandes entsteht.Upon detection of a failure of one of the DC / DC converter units and / or a battery, the second terminal pair associated with the battery or the DC / DC converter unit can be short-circuited and / or its first DC terminal pair can be switched to idle. Thus, the system can be transferred to a safe state without the risk of fire.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu sehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following descriptions of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which shows essential to the invention, as well as from the claims. The features shown there are not necessarily to scale and shown in such a way that the features of the invention can be made clearly visible. The various features may be implemented individually for themselves or for a plurality of combinations in variants of the invention.

In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.In the schematic drawing embodiments of the invention are illustrated and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 ein schematisches Bild eines Flussbatteriesystems mit einem Wechselrichter; 1 a schematic diagram of a Flußbatteriesystems with an inverter;

2 ein schematisches Bild einer DC/DC-Wandlereinheit. 2 a schematic picture of a DC / DC converter unit.

In 1 ist ein Flussbatteriesystem 100 mit einem Wechselrichter 1, zwei Tanks 21, 22 und drei Stacks 8, 9, 10 gezeigt. Die Stacks sind als (Flow-)Batterien ausgebildet. Insbesondere können die Stacks mehrere Zellen bzw. (Flow-)Batterien aufweisen. Hier können auch nur zwei oder auch mehr als drei Stacks vorgesehen sein. Der erste Tank 21 ist über eine erste Zuführungsleitung 27 mit den Stacks 8, 9, 10 verbunden. In diese Zuführungsleitung 27 eingefügt ist eine erste Pumpe 23, die den Elektrolyt umwälzen kann. Der erste Tank 21 ist über eine erste Rückführungsleitung 25 mit den Stacks 8, 9, 10 verbunden.In 1 is a river battery system 100 with an inverter 1 , two tanks 21 . 22 and three stacks 8th . 9 . 10 shown. The stacks are designed as (flow) batteries. In particular, the stacks may have multiple cells or (flow) batteries. Here, only two or even more than three stacks can be provided. The first tank 21 is via a first supply line 27 with the stacks 8th . 9 . 10 connected. In this supply line 27 inserted is a first pump 23 which can circulate the electrolyte. The first tank 21 is about a first return line 25 with the stacks 8th . 9 . 10 connected.

Der zweite Tank 22 ist über eine zweite Zuführungsleitung 28 mit den Stacks 8, 9, 10 verbunden. In diese Zuführungsleitung 28 eingefügt ist eine zweite Pumpe 24, die den Elektrolyt umwälzen kann. Der zweite Tank 22 ist über eine zweite Rückführungsleitung 26 mit den Stacks 8, 9, 10 verbunden.The second tank 22 is via a second supply line 28 with the stacks 8th . 9 . 10 connected. In this supply line 28 inserted is a second pump 24 which can circulate the electrolyte. The second tank 22 is via a second return line 26 with the stacks 8th . 9 . 10 connected.

Die Stacks 8, 9, 10 sind mit den Rück- und Zuführungsleitungen 25, 26, 27, 28 parallel verbunden. Würde der erste Stack 8 auf einem anderen elektrischen Potential liegen als z. B. der zweite Stack 9, so würde über die Parallelschaltung der Elektrolyt-Rück- und Zuführungsleitungen 25–28 ein Ausgleichsstrom, so genannter Shunt Current, fließen, der zu Verlusten führen würde. The stacks 8th . 9 . 10 are with the return and supply lines 25 . 26 . 27 . 28 connected in parallel. Would the first stack 8th are at a different electrical potential than z. B. the second stack 9 So would be the parallel connection of the electrolyte return and supply lines 25 - 28 a shunt current flow, which would lead to losses.

Der Wechselrichter 1 weist im Ausführungsbeispiel ebenso viele DC/DC-Wandlereinheiten 5, 6, 7 auf wie Stacks 8, 9, 10 vorgesehen sind. Zum Anschluss an den ersten Stack 8 weist der Wechselrichter 1 ein Batterie-Anschlusspaar 8a, 8b auf. Zum Anschluss an den zweiten Stack 9 weist der Wechselrichter 1 ein Batterie-Anschlusspaar 9a, 9b auf. Zum Anschluss an den dritten Stack 10 weist der Wechselrichter 1 ein Batterie-Anschlusspaar 10a, 10b auf.The inverter 1 in the exemplary embodiment has the same number of DC / DC converter units 5 . 6 . 7 on like stacks 8th . 9 . 10 are provided. To connect to the first stack 8th instructs the inverter 1 a battery connection pair 8a . 8b on. To connect to the second stack 9 instructs the inverter 1 a battery connection pair 9a . 9b on. To connect to the third stack 10 instructs the inverter 1 a battery connection pair 10a . 10b on.

Die DC/DC-Wandlereinheiten 5, 6, 7 weisen jeweils ein erstes DC-Anschlusspaar 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b und ein zweites DC-Anschlusspaar 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b auf. Die DC/DC-Wandlereinheiten 5, 6, 7 sind jeweils ausgelegt, Leistung bidirektional sowohl vom ersten DC-Anschlusspaar 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b zum zweiten DC Anschlusspaar 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b zu transportieren als auch in umgekehrter Richtung.The DC / DC converter units 5 . 6 . 7 each have a first DC connection pair 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b and a second DC connection pair 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b on. The DC / DC converter units 5 . 6 . 7 each are designed to bidirectionally power both from the first DC port pair 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b to the second DC connection pair 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b to transport as well as in the opposite direction.

Jedes erste DC-Anschlusspaar 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b ist mit einem Batterie-Anschlusspaar 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b des Wechselrichters 1 verbunden. An den DC-Anschlusspaaren 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b bzw. den verbundenen Batterie-Anschlusspaaren 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b ist jeweils eine Spannungsmessvorrichtung 35, 36, 37 vorgesehen. Damit kann der Ladezustand der Stacks 8, 9, 10 überwacht werden. Gleichzeitig kann auch der Zustand der DC/DC-Wandlereinheiten 5, 6, 7 überwacht werden.Each first DC connection pair 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b is with a battery connection pair 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b of the inverter 1 connected. At the DC connection pairs 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b or the connected battery connection pairs 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b is each a voltage measuring device 35 . 36 . 37 intended. This allows the state of charge of the stacks 8th . 9 . 10 be monitored. At the same time, the state of the DC / DC converter units 5 . 6 . 7 be monitored.

Die DC/DC-Wandlereinheiten 5, 6, 7 sind so ausgestaltet, dass die ersten DC-Anschlusspaare 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b von den zweiten DC-Anschlusspaaren 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b galvanisch isoliert sind. Die DC/DC-Wandlereinheiten 5, 6, 7 sind an ihren zweiten DC-Anschlusspaaren 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b in Serie geschaltet und die Serienschaltung ist an einen Hochspannungs-Gleichstromanschluss (HVDC-Anschluss) 4a, 4b angeschlossen. An diesen ist auch ein Glättungskondensator 14 angeschlossen und die DC-Seite eines bidirektional betreibbaren AC/DC-Wandlers 2.The DC / DC converter units 5 . 6 . 7 are designed so that the first DC connection pairs 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b from the second DC connection pairs 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b are galvanically isolated. The DC / DC converter units 5 . 6 . 7 are at their second DC connection pairs 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b connected in series and the series connection is connected to a high-voltage direct current connection (HVDC connection) 4a . 4b connected. At these is also a smoothing capacitor 14 connected and the DC side of a bidirectionally operable AC / DC converter 2 ,

Der AC/DC-Wandler 2 ist an seiner AC-Seite an ein Stromnetz 3 angeschlossen. Das Stromnetz 3 kann ein- oder mehrphasig sein. Sicherungen und Schütze sowie manuell zu betätigende Sicherheitsschalter können zwischen Stromnetz 3 und AC/DC-Wandler 2 vorgesehen sein. Filter zur Bedämpfung von Störungen sowohl aus dem Stromnetz 3 als auch aus dem Wechselrichter 1 können vorgesehen sein. Der Wechselrichter 1 weist eine Steuerung 11 auf. Der Wechselrichter 1 weist eine Datenverbindung 12 von der Steuerung 11 zum AC/DC-Wandler 2 und zu den DC/DC-Wandlereinheiten 5, 6, 7 auf. Der Wechselrichter 1 weist einen Datenanschluss 13 zur datentechnischen Verknüpfung der Steuerung 11 mit weiteren Komponenten des Flussbatteriesystems 100 auf, die außerhalb des Wechselrichters 1 angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Pumpen 23, 24 von der Steuerung 11 angesteuert.The AC / DC converter 2 is on its AC side to a power grid 3 connected. The power grid 3 may be monophase or polyphase. Fuses and contactors as well as manually operated safety switches can be connected between mains 3 and AC / DC converter 2 be provided. Filter for attenuation of disturbances both from the mains 3 as well as from the inverter 1 can be provided. The inverter 1 has a controller 11 on. The inverter 1 has a data connection 12 from the controller 11 to the AC / DC converter 2 and to the DC / DC converter units 5 . 6 . 7 on. The inverter 1 has a data port 13 for data linkage of the controller 11 with other components of the river battery system 100 on that outside the inverter 1 are arranged. In the present embodiment, the pumps 23 . 24 from the controller 11 driven.

Die 2 zeigt eine detaillierte Darstellung eines DC/DC-Wandlers 5. An das Batterie-Anschlusspaar 8a, 8b ist eine erste Schaltbrücke 40 mit den Schaltelementen S1–S4 angeschlossen. Diese Schaltbrücke 40 ist mit der Primärwicklung 41 eines Übertragers 42 verbunden. Die Primärwicklung 41 und die Sekundärwicklung 43 des Übertragers 42 sind galvanisch isoliert. Die Sekundärwicklung 43 ist an eine weitere Schaltbrücke 44 angeschlossen, die die schaltenden Elemente S5–S8 aufweist. Der Ausgang der Schaltbrücke 44 ist an einen Hochsetzsteller 45 angeschlossen, der die Spannung an den DC-Anschlusspaaren 15a, 15b zur Verfügung stellt. Dadurch, dass der Übertrager 42 galvanisch isoliert ist, sind auch die Anschlusspaare 8a, 8b und 15a, 15b galvanisch isoliert.The 2 shows a detailed representation of a DC / DC converter 5 , To the battery connection pair 8a . 8b is a first switching bridge 40 connected to the switching elements S1-S4. This jumper 40 is with the primary winding 41 a transformer 42 connected. The primary winding 41 and the secondary winding 43 of the transformer 42 are galvanically isolated. The secondary winding 43 is to another jumper 44 connected, which has the switching elements S5-S8. The output of the jumper 44 is to a boost converter 45 connected to the voltage at the DC connection pairs 15a . 15b provides. Because of the transformer 42 is galvanically isolated, are also the pairs of terminals 8a . 8b and 15a . 15b galvanically isolated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20120308856 A1 [0004] US 20120308856 A1 [0004]

Claims (17)

Wechselrichter (1) für ein Flussbatteriesystem (100) aufweisend: – einen bidirektional betreibbaren AC/DC-Wandler (2) mit einem Netz-Anschluss (3) und einem HVDC-Anschluss (4a, 4b), – mehrere Batterie-Anschlusspaare (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) zum Anschluss an Batterien des Flussbatteriesystems (100), – zumindest zwei DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) mit jeweils einem ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) und einem zweiten DC-Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b), die jeweils ausgelegt sind, Leistung bidirektional sowohl vom ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) zum zweiten DC Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) zu transportieren als auch in umgekehrter Richtung, – wobei jedes erste DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) mit einem Batterie-Anschlusspaar (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) verbunden ist, – wobei die ersten DC-Anschlusspaare (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) von den zweiten DC-Anschlusspaaren (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) galvanisch isoliert sind, – wobei zumindest zwei DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) an ihren zweiten DC-Anschlusspaaren (15a, 15b, 16a, 16b) in einer Serienschaltung verbunden sind, indem ein Anschluss (15b) des zweiten DC-Anschlusspaars (15a, 15b) einer ersten DC/DC-Wandlereinheit (5) eine Verbindung mit einem Anschluss (16a) eines zweiten DC-Anschlusspaars (16a, 16b) einer weiteren DC/DC-Wandlereinheit (6) aufweist, und – wobei die Serienschaltung mit dem HVDC-Anschluss (4a, 4b) verbunden ist.Inverter ( 1 ) for a river battery system ( 100 ) comprising: - a bidirectionally operable AC / DC converter ( 2 ) with a network connection ( 3 ) and a HVDC connection ( 4a . 4b ), - several battery connection pairs ( 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b ) for connection to batteries of the river battery system ( 100 ), - at least two DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ) each having a first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) and a second DC connection pair ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ), which are each bidirectional, both from the first pair of DC ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) to the second DC connection pair ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) as well as in the opposite direction, - wherein each first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) with a battery connection pair ( 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b ), wherein the first DC connection pairs ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) from the second DC connection pairs ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) are at least two DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ) at their second DC connection pairs ( 15a . 15b . 16a . 16b ) are connected in a series connection by a connection ( 15b ) of the second DC connection pair ( 15a . 15b ) of a first DC / DC converter unit ( 5 ) a connection to a connection ( 16a ) of a second DC connection pair ( 16a . 16b ) of a further DC / DC converter unit ( 6 ), and - wherein the series connection with the HVDC connection ( 4a . 4b ) connected is. Wechselrichter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) eine gemeinsame Steuerung (11) für den AC/DC-Wandler (2) und die DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) aufweist.Inverter ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the inverter ( 1 ) a common control ( 11 ) for the AC / DC converter ( 2 ) and the DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ) having. Wechselrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (11) ausgelegt ist, eine Ladezustandserkennung an jedem einzelnen Batterie-Anschlusspaar (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) vorzunehmen.Inverter according to claim 2, characterized in that the controller ( 11 ), a state of charge detection on each individual battery connection pair ( 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b ). Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (11) ausgelegt ist, bei Leistungsflussrichtung in einer DC/DC-Wandlereinheit (5, 6, 7) von einem zweiten DC-Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) zu einem ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) eine Stromregelung mit vorgegebenem Ausgangsstrom am ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) vorzunehmen.Inverter according to one of the preceding claims 2 or 3, characterized in that the controller ( 11 ) in the power flow direction in a DC / DC converter unit ( 5 . 6 . 7 ) from a second DC connection pair ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) to a first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) a current control with a predetermined output current at the first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ). Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) eine Spannungsmessvorrichtung (35, 36, 37) an jedem einzelnen Batterie-Anschlusspaar (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) aufweist.Inverter according to one of the preceding claims, characterized in that the inverter ( 1 ) a voltage measuring device ( 35 . 36 . 37 ) on each individual battery connection pair ( 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b ) having. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) einen Datenanschluss (13) zur datentechnischen Verbindung der Steuerung (11) mit weiteren Komponenten des Flussbatteriesystems (100) aufweist, die außerhalb des Wechselrichters (1) angeordnet sind, insbesondere zur Ansteuerung von Pumpen (23, 24).Inverter according to one of the preceding claims, characterized in that the inverter ( 1 ) a data connection ( 13 ) to the data connection of the controller ( 11 ) with other components of the river battery system ( 100 ) outside the inverter ( 1 ) are arranged, in particular for controlling pumps ( 23 . 24 ). Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (1) eine Ausfallerkennung einzelner Komponenten, insbesondere der DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) oder Batterien, aufweist.Inverter according to one of the preceding claims, characterized in that the inverter ( 1 ) failure detection of individual components, in particular the DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ) or batteries. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (11) ausgelegt ist, bei Ausfallerkennung einer der DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) und/oder einer Batterie (8, 9, 10) das zur Batterie oder zur DC/DC-Wandlereinheit (5, 6, 7) zugeordnete zweite DC-Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) kurz zu schließen und/oder deren erstes DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) in Leerlauf zu schalten.Inverter according to one of the preceding claims, characterized in that the controller ( 11 ) is designed for failure detection of one of the DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ) and / or a battery ( 8th . 9 . 10 ) to the battery or DC / DC converter unit ( 5 . 6 . 7 ) associated second DC connection pair ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) and / or their first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) to idle. Wechselrichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) und deren Regelbereich der Spannung am zweiten DC-Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) ausgelegt ist, bei Ausfall einer DC/DC-Wandlereinheit (5, 6, 7) oder einer Batterie die gleiche Spannung am HVDC-Anschluss (4a, 4b) bereitzustellen wie bei Betrieb mit allen in Serie geschalteten DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7), wobei jede DC/DC Wandlereinheit (5,6,7) ausgelegt ist, bei Leistungsflussrichtung von einem ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) zu einem zweiten DC-Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) eine Gleichspannung in einen vorgegebenen Gleichstrom zu wandeln und bei umgekehrter Leistungsflussrichtung einen Gleichstrom in eine vorgegebene Gleichspannung und/oder vorgegebenen Gleichstrom.Inverter according to one of the preceding claims, characterized in that the number of DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ) and its control range of the voltage at the second DC connection pair ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) in case of failure of a DC / DC converter unit ( 5 . 6 . 7 ) or a battery the same voltage at the HVDC connector ( 4a . 4b ) as in operation with all series-connected DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ), each DC / DC converter unit ( 5 . 6 . 7 ), in the power flow direction of a first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) to a second DC connection pair ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) to convert a DC voltage into a predetermined DC and in the reverse power flow direction a DC to a predetermined DC voltage and / or predetermined DC. Flussbatteriesystem (100) mit einem Wechselrichter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: – zumindest zwei Batterien, die elektrisch jeweils an die Batterie-Anschlusspaare (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) des Wechselrichters (1) angeschlossen sind, – zwei Tanks (21, 22) gefüllt mit Elektrolyten, – Verbindungsleitungen (25–28) von den Tanks (21, 22) zu den Batterien zur Zuführung und Rückführung des Elektrolyts von den Tanks (21, 22) zu den Batterien, – je eine Zirkulationspumpe (23, 24) zur Umwälzung des Elektrolyts von den Tanks (21, 22) zu den Batterien und zurück.River battery system ( 100 ) with an inverter ( 1 ) according to one of the preceding claims, further comprising: - at least two batteries, which are each electrically connected to the battery terminal pairs ( 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b ) of the inverter ( 1 ), - two tanks ( 21 . 22 ) filled with electrolytes, - connecting lines ( 25 - 28 ) from the tanks ( 21 . 22 ) to the batteries for feeding and recycling of the electrolyte from the tanks ( 21 . 22 ) to the batteries, - one circulation pump each ( 23 . 24 ) for circulating the electrolyte from the tanks ( 21 . 22 ) to the batteries and back. Flussbatteriesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterien an ihren Anschlüssen zur Zu- und Rückführung des Elektrolyts hydraulisch parallel geschaltet sind.Flow battery system according to claim 10, characterized in that the batteries are hydraulically connected in parallel at their terminals for supply and return of the electrolyte. Verfahren zum Laden und Entladen einer Flussbatterie, wobei ein Elektrolyt von zwei Tanks (21, 22) jeweils zu mehreren Batterien an jeweils zwei Anschlüsse geführt und von den Batterien von jeweils zwei weiteren Anschlüssen zu den Tanks (21, 22) zurückgeführt wird, und durch die Batterien jeweils ein Lade- bzw. Entladestrom fließt, der jeweils einem bidirektional betreibbaren DC/DC-Wandler (5–7) zugeführt wird, wobei die DC/DC-Wandler (5–7) an ihrer anderen Wandlerseite in Serie zusammengeschlossen sind, so dass im Entladebetrieb eine Spannung erzeugt wird, die ausreichend groß ist, um ein Einspeisen ins Stromnetz (3) mit einem einstufigen Wechselrichter (1) ohne zusätzlichen Transformator zu ermöglichen.Method for charging and discharging a river battery, wherein an electrolyte of two tanks ( 21 . 22 ) are led in each case to several batteries at two connections and from the batteries of two further connections to the tanks ( 21 . 22 ) is fed back, and by the batteries in each case a charging or discharging current flows, each of a bidirectionally operable DC / DC converter ( 5 - 7 ), the DC / DC converters ( 5 - 7 ) are connected in series on their other converter side, so that in the discharge operation, a voltage is generated which is sufficiently large to be fed into the power grid ( 3 ) with a single-stage inverter ( 1 ) without additional transformer. Verfahren zum Betrieb eines Flussbatteriesystems (100), bei dem zumindest zwei Batterien elektrisch jeweils an Batterie-Anschlusspaare (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) eines Wechselrichters (1) angeschlossen werden, und hydraulisch, insbesondere parallel, an mindestens zwei mit Elektrolyten gefüllte Tanks (21, 22) angeschlossen werden, eine Umwälzung der Elektrolyten von den Tanks (21, 22) zu den Batterien und zurück erfolgt und jeder Batterie ein DC/DC-Wandler (5–7) zugeordnet wird, deren erste DC/DC-Anschlusspaare (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) mit jeweils einer Batterie verbunden werden und deren zweite DC/DC-Anschlusspaare (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) in einer Serienschaltung verbunden werden, wobei eine Potentialtrennung der ersten und zweiten DC/DC-Anschlusspaare (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b, 15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) erfolgt.Method for operating a river battery system ( 100 ), in which at least two batteries are electrically connected to battery connection pairs ( 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b ) of an inverter ( 1 ), and hydraulically, in particular parallel, to at least two tanks filled with electrolytes ( 21 . 22 ), a circulation of the electrolytes from the tanks ( 21 . 22 ) to the batteries and back and each battery is a DC / DC converter ( 5 - 7 ) whose first DC / DC connection pairs ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) are each connected to a battery and their second DC / DC connection pairs ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) in a series circuit, wherein a potential separation of the first and second DC / DC terminal pairs ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b . 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) he follows. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Batterie-Anschlusspaar (8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b) eine Ladezustandserkennung durchgeführt wird.A method according to claim 13, characterized in that at each battery connection pair ( 8a . 8b . 9a . 9b . 10a . 10b ) a state of charge detection is performed. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei Leistungsflussrichtung in einer DC/DC-Wandlereinheit (5, 6, 7) von einem zweiten DC-Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) zu einem ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) eine Stromregelung auf einen vorgegebenem Ausgangsstrom am ersten DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) durchgeführt wird.A method according to claim 13 or 14, characterized in that in the power flow direction in a DC / DC converter unit ( 5 . 6 . 7 ) from a second DC connection pair ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) to a first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) a current control to a predetermined output current at the first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) is carried out. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) und/oder die Batterien hinsichtlich eines Ausfalls überwacht werden.Method according to one of the preceding claims 13 to 15, characterized in that the DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ) and / or the batteries are monitored for failure. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung eines Ausfalls einer der DC/DC-Wandlereinheiten (5, 6, 7) und/oder einer Batterie das zur Batterie oder zur DC/DC-Wandlereinheit (5, 6, 7) zugeordnete zweite DC-Anschlusspaar (15a, 15b, 16a, 16b, 17a, 17b) kurzgeschlossen und/oder deren erstes DC-Anschlusspaar (5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b) in Leerlauf geschlossen wird.A method according to claim 16, characterized in that upon detection of a failure of one of the DC / DC converter units ( 5 . 6 . 7 ) and / or a battery that is connected to the battery or to the DC / DC converter unit ( 5 . 6 . 7 ) associated second DC connection pair ( 15a . 15b . 16a . 16b . 17a . 17b ) and / or their first DC connection pair ( 5a . 5b . 6a . 6b . 7a . 7b ) is closed in idle.
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