CN104993541B - 一种电力转换设备以及系统 - Google Patents
一种电力转换设备以及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104993541B CN104993541B CN201510423986.8A CN201510423986A CN104993541B CN 104993541 B CN104993541 B CN 104993541B CN 201510423986 A CN201510423986 A CN 201510423986A CN 104993541 B CN104993541 B CN 104993541B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- transformer
- voltage
- direct current
- power conversion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Abstract
本发明提供了一种电力转换设备。电力转换设备包括直流‑直流升压电路、直流‑直流反向降压电路，其中直流‑直流反向降压电路与直流‑直流升压电路共用至少一个变压器；直流‑交流逆变电路；以及交流‑直流整流电路，其中直流‑交流逆变电路与交流‑直流整流电路共用同一电路。电路转换设备能工作在逆变模式和充电模式，当在逆变模式下，直流‑直流升压电路被配置成对光伏组件的输出电压进行升压，且直流‑交流逆变电路被配置成对该升压后的电压转换成交流电压，并输出至交流电网；当在充电模式下，交流‑直流整流电路被配置成将交流电网的交流电整流成直流电压，且直流‑直流反向降压电路被配置成对整流后的直流电压进行降压，并输出至储能元件。
Description
技术领域
本发明涉及电力转换设备领域，具体来说，本发明涉及一种直流交流双向电力转换设备。
背景技术
新能源系统中储能功能越来越普及，而逆变充电一体机集成了并网逆变器的功能和充电器的功能，能降低系统成本和提高可靠性。既实现将储能设备的直流电转换为交流，输入电网，又实现从交流电网对储能设备进行充电。
然而，现有技术中的逆变充电一体机，其内部实现逆变器功能的模块和实现充电功能的模块是互相独立存在的，这造成电路复杂且制造成本昂贵。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种直流交流电力转换设备，实现了低成本的逆变和充电集成在一起的装置。
在一个实施例中，本发明提供了一种电力转换设备。所述电力转换设备包括：
直流-直流升压电路，与光伏组件耦接；
直流-直流反向降压电路，其中所述直流-直流反向降压电路与所述直流-直流升压电路共用至少一个变压器；
直流-交流逆变电路，与所述直流-直流升压电路耦接；
交流-直流整流电路，与所述直流-直流反向降压电路耦接，其中所述直流-交流逆变电路与所述交流-直流整流电路共用同一电路；
其中，所述电路转换设备被配置成能工作在逆变模式和充电模式，当在所述逆变模式下，所述直流-直流升压电路被配置成对所述光伏组件的输出电压进行升压，且所述直流-交流逆变电路被配置成对该升压后的电压转换成交流电压，并输出至交流电网；当在所述充电模式下，所述交流-直流整流电路被配置成将所述交流电网的交流电整流成直流电压，且所述直流-直流反向降压电路被配置成对所述整流后的直流电压进行降压，并输出至储能元件。
在一个实施例中，所述直流-直流升压电路包括主路和辅路；
所述主路包括：第一变压器；第一开关器件，与该第一变压器的主线圈串联；以及第一二极管，与该第一变压器的次线圈串联。
所述辅路包括：第二变压器；第二开关器件，与该第二变压器的主线圈串联；以及第二二极管，与该第二变压器的次线圈串联。
在一个实施例中，所述直流-直流反向降压电路包括：所述第二变压器；所述第二开关器件，所述第二开关器件与所述第二变压器的主线圈串联；第三开关器件，所述第三开关器件与所述第二变压器的次线圈串联。
在一个实施例中，所述直流-交流逆变电路和所述交流-直流整流电路的共用电路包括多个开关管，所述多个开关管由交流-直流控制器控制在不同的驱动模式，从而实现在所述逆变模式下，所述共用电路被配置成所述直流-交流逆变电路，并在所述充电模式下，所述共用电路被配置成所述交流-直流整流电路。
在一个实施例中，所述电力转换设备包括：
总控制器，被配置成控制所述电力转换设备的工作模式是处在所述逆变模式，还是处在所述充电模式；
直流-交流控制器，被配置成根据所述工作模式来控制所述同一电路是作为所述直流-交流逆变电路，还是作为所述交流-直流整流电路；
直流-直流控制器，被配置成根据所述工作模式来控制是所述直流-直流升压电路工作，还是所述直流-直流反向降压电路工作。
在一个实施例中，本发明提供了一种电力转换系统。所述电力转换系统包括：光伏组件；蓄电池；以及电力转换设备，所述电力转换设备与所述光伏组件、所述蓄电池、交流电网耦接。
所述电力转换设备包括：
直流-直流升压电路，与所述光伏组件耦接；
直流-直流反向降压电路，其中所述直流-直流反向降压电路与所述直流-直流升压电路共用至少一个变压器；
直流-交流逆变电路，与所述直流-直流升压电路耦接；
交流-直流整流电路，与所述直流-直流反向降压电路耦接，其中所述直流-交流逆变电路与所述交流-直流整流电路共用同一电路；
其中，所述电路转换设备被配置成能工作在逆变模式和充电模式，当在所述逆变模式下，所述直流-直流升压电路被配置成对所述光伏组件的输出电压进行升压，且所述直流-交流逆变电路被配置成对该升压后的电压转换成交流电压，并输出至交流电网；当在所述充电模式下，所述交流-直流整流电路被配置成将所述交流电网的交流电整流成直流电压，且所述直流-直流反向降压电路被配置成对所述整流后的直流电压进行降压，并输出至所述蓄电池。
在一个实施例中，所述直流-直流升压电路包括主路和辅路。
所述主路包括：第一变压器；第一开关器件，与该第一变压器的主线圈串联；以及第一二极管，与该第一变压器的次线圈串联。
所述辅路包括：第二变压器；第二开关器件，与该第二变压器的主线圈串联；以及第二二极管，与该第二变压器的次线圈串联。
在一个实施例中，所述直流-直流反向降压电路包括：所述第二变压器；所述第二开关器件，所述第二开关器件与所述第二变压器的主线圈串联；以及第三开关器件，所述第三开关器件与所述第二变压器的次线圈串联。
在一个实施例中，所述直流-交流逆变电路和所述交流-直流整流电路共用的所述同一电路包括多个开关管，所述多个开关管由交流-直流控制器控制在不同的驱动模式，从而实现在所述逆变模式下，所述共用电路被配置成所述直流-交流逆变电路，并在所述充电模式下，所述共用电路被配置成所述交流-直流整流电路。
在一个实施例中，所述电力转换设备还包括：
总控制器，被配置成控制所述电力转换设备的工作模式是处在所述逆变模式，还是处在所述充电模式；
直流-交流控制器，被配置成根据所述工作模式来控制所述同一电路是作为所述直流-交流逆变电路，还是作为所述交流-直流整流电路；
直流-直流控制器，被配置成根据所述工作模式来控制是所述直流-直流升压电路工作，还是所述直流-直流反向降压电路工作。
在一个实施例中，本发明的电力转换设备可应用于分布式太阳能光伏系统。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1为根据本发明的一实施例的电力转换系统的整体示意图；
图2为根据本发明的一实施例的逆变充电一体机的模块示意图；以及
图3为根据本发明的一实施例的逆变充电一体机的电路示意图。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
图1为根据本发明的一实施例的电力转换系统的整体示意图。该电力转换系统可以包括多组子系统，每组子系统100可包括，但不限于，光伏组件101、蓄电池102、和电力转换设备103。在一个实施例中，该电力转换设备103可以是逆变充电一体机。在一个实施例中，该电力转换系统可以是分布式太阳能光伏系统。该电力转换系统既能实现将储能设备(光伏组件101)的直流电转换为交流，输入交流电网104，又实现从交流电网104对蓄电池102进行充电。
图2为根据本发明的一实施例的逆变充电一体机的模块示意图。该逆变充电一体机包括，但不限于，直流-直流升压模块203、直流-直流反向降压模块205、直流-交流逆变模块207和交流-直流整流模块209。本发明的逆变充电一体机既能实现逆变功能，又能实现充电功能。
该逆变功能由直流-直流升压模块203和直流-交流逆变模块207实现。具体而言，该直流-直流升压模块203把光伏组件的直流电压升高到光伏逆变器的输出控制所需要的直流电压；而该直流-交流转换器则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压并输出给交流电网104。
该充电功能由直流-直流反向降压模块205和交流-直流整流模块209实现。该交流-直流整流模块209将交流电网的交流电压转换成直流电压，该直流-直流反向降压模块205将该转换后的直流电压进行降压，以输出符合蓄电池所需的电压，从而对蓄电池充电。
图3为根据本发明的一实施例的逆变充电一体机的电路示意图。
直流-直流升压模块203可以是直流-直流升压电路。在一个实施例中，该直流-直流升压电路可以是交错并联反激电路。该电路包含主路和辅路，主路包含开关管S1、变压器T1、二极管D1。辅路包含开关管S2、变压器T2、二极管D2。这些开关管(S1、S2)在变压器(T1，T2)的左侧，这里定义变压器左侧为原边(主线圈)，右侧为副边(次线圈)。控制器控制开关管(S1、S2)的驱动实现由原边到副边的升压。
直流-直流反向降压模块205可以是直流-直流反向降压电路。在一个实施例中，该直流-直流降压电路可以是单路反激电路。该电路包括开关管S3和辅路的变压器T2，而该开关管S3在辅路变压器T2的副边，控制器控制开关管S3的驱动，实现由副边到原边的降压。从图3中可以看出，本发明的一个优势在于，直流-直流反向降压模块205与直流-直流升压模块203共用了部分电路(例如，变压器T2)。本发明只需要通过在直流-直流交错并联反激电路的输出端加入开关管S3，并采用相应的开关控制即可实现反向降压和电流功能，从而简化了电路、节省了制造成本。此外，本发明的直流-直流降压模块205加在了直流-直流升压模块203的辅路，即与直流-直流升压模块203的辅路共用了部分电路。这是因为在逆变模式下，主路的工作时间比辅路长，采用只在辅路加这个直流-直流降压电路的方法可以平衡两路，提高稳定性。
直流-交流逆变模块207可以是直流-交流逆变电路。在一个实施例中，直流-交流逆变模块207可以是高频全桥电路，该电路包含开关管S4、S5、S6和S7。本发明的一个优势在于，该电路既可以实现直流-交流逆变功能也可以实现交流-直流整流功能，即通过不同的开关管驱动方式，可以由同一电路实现直流-交流逆变模块207和交流-直流整流模块209。
逆变充电一体机的总控制器(未示出)控制逆变充电一体机的工作模式。工作模式有两种：逆变模式和充电模式。在逆变模式下，电流由直流侧流向交流侧。在充电模式下，电流由交流侧流向直流侧，并最终流向蓄电池。直流-交流控制器控制直流-交流电路的工作模式和电流的流动方向，即直流-交流控制器通过控制开关管(S4、S5、S6、S7)的不同驱动方式，可以实现逆变模式下的直流-交流逆变功能，或实现充电模式下的交流-直流整流功能。具体而言，在逆变模式下，将直流母线电压301转换为交流而输出。在充电控制的模式下，控制直流-交流将电网交流整流为直流母线电压。直流-直流控制器控制直流-直流电路的工作模式。在逆变模式下，该电路工作在交错并联反激状态，电压由直流输入升压到直流母线301。在充电模式下，降压电路将该直流母线电压转换为直流低压，实现对蓄电池的充电。在该图3中，充电电路的直流-直流反向降压只是在辅路一路，实际情况中，也可以是用主路一路，或者是主从两路都用。
充电模式可以采用多种控制方式：比如根据蓄电池的状态定充电还是放电、根据时间、根据需求等。而在逆变器模式下，直流-直流为交错反激工作，直流-交流为高频逆变工作。在充电模式下，直流-交流为整流工作，而直流-直流为反向反激工作。
这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (6)
1.一种电力转换设备，其特征在于，所述电力转换设备包括：
直流-直流升压电路，与光伏组件耦接；
直流-直流反向降压电路，其中所述直流-直流反向降压电路与所述直流-直流升压电路共用至少一个变压器；
直流-交流逆变电路，与所述直流-直流升压电路耦接；
交流-直流整流电路，与所述直流-直流反向降压电路耦接，其中所述直流-交流逆变电路与所述交流-直流整流电路共用同一电路；
其中，所述电力转换设备被配置成能工作在逆变模式和充电模式，当在所述逆变模式下，所述直流-直流升压电路被配置成对所述光伏组件的输出电压进行升压，且所述直流-交流逆变电路被配置成对该升压后的电压转换成交流电压，并输出至交流电网；当在所述充电模式下，所述交流-直流整流电路被配置成将所述交流电网的交流电整流成直流电压，且所述直流-直流反向降压电路被配置成对所述整流后的直流电压进行降压，并输出至储能元件；
其中，所述直流-直流升压电路包括主路和辅路；
所述主路包括：
第一变压器；
第一开关器件，与该第一变压器的主线圈串联；
第一二极管，与该第一变压器的次线圈串联；
所述辅路包括：
第二变压器；
第二开关器件，与该第二变压器的主线圈串联；
第二二极管，与该第二变压器的次线圈串联；
其中，所述直流-直流反向降压电路包括：
所述第二变压器；
所述第二开关器件，所述第二开关器件与所述第二变压器的主线圈串联；
第三开关器件，所述第三开关器件与所述第二变压器的次线圈串联；
其中，所述第一变压器的主线圈和所述第二变压器的主线圈并联，所述第一变压器的次线圈和所述第二变压器的次线圈并联。
2.如权利要求1所述的电力转换设备，其特征在于，所述直流-交流逆变电路和所述交流-直流整流电路的共用电路包括多个开关管，所述多个开关管由交流-直流控制器控制在不同的驱动模式，从而实现在所述逆变模式下，所述共用电路被配置成所述直流-交流逆变电路，并在所述充电模式下，所述共用电路被配置成所述交流-直流整流电路。
3.如权利要求1所述的电力转换设备，其特征在于，所述电力转换设备包括：
总控制器，被配置成控制所述电力转换设备的工作模式是处在所述逆变模式，还是处在所述充电模式；
直流-交流控制器，被配置成根据所述工作模式来控制所述同一电路是作为所述直流-交流逆变电路，还是作为所述交流-直流整流电路；
直流-直流控制器，被配置成根据所述工作模式来控制是所述直流-直流升压电路工作，还是所述直流-直流反向降压电路工作。
4.一种电力转换系统，其特征在于，所述电力转换系统包括：
光伏组件；
蓄电池；
电力转换设备，所述电力转换设备与所述光伏组件、所述蓄电池、交流电网耦接，
所述电力转换设备包括：
直流-直流升压电路，与所述光伏组件耦接；
直流-直流反向降压电路，其中所述直流-直流反向降压电路与所述直流-直流升压电路共用至少一个变压器；
直流-交流逆变电路，与所述直流-直流升压电路耦接；
交流-直流整流电路，与所述直流-直流反向降压电路耦接，其中所述直流-交流逆变电路与所述交流-直流整流电路共用同一电路；
其中，所述电力转换设备被配置成能工作在逆变模式和充电模式，当在所述逆变模式下，所述直流-直流升压电路被配置成对所述光伏组件的输出电压进行升压，且所述直流-交流逆变电路被配置成对该升压后的电压转换成交流电压，并输出至交流电网；当在所述充电模式下，所述交流-直流整流电路被配置成将所述交流电网的交流电整流成直流电压，且所述直流-直流反向降压电路被配置成对所述整流后的直流电压进行降压，并输出至所述蓄电池；
所述直流-直流升压电路包括主路和辅路；
所述主路包括：
第一变压器；
第一开关器件，与该第一变压器的主线圈串联；
第一二极管，与该第一变压器的次线圈串联；
所述辅路包括：
第二变压器；
第二开关器件，与该第二变压器的主线圈串联；
第二二极管，与该第二变压器的次线圈串联；
所述直流-直流反向降压电路包括：
所述第二变压器；
所述第二开关器件，所述第二开关器件与所述第二变压器的主线圈串联；
第三开关器件，所述第三开关器件与所述第二变压器的次线圈串联；
其中，所述第一变压器的主线圈和所述第二变压器的主线圈并联，所述第一变压器的次线圈和所述第二变压器的次线圈并联。
5.如权利要求4所述的电力转换系统，其特征在于，所述直流-交流逆变电路和所述交流-直流整流电路共用的所述同一电路包括多个开关管，所述多个开关管由交流-直流控制器控制在不同的驱动模式，从而实现在所述逆变模式下，所述同一电路被配置成所述直流-交流逆变电路，并在所述充电模式下，所述同一电路被配置成所述交流-直流整流电路。
6.如权利要求4所述的电力转换系统，其特征在于，所述电力转换设备还包括：
总控制器，被配置成控制所述电力转换设备的工作模式是处在所述逆变模式，还是处在所述充电模式；
直流-交流控制器，被配置成根据所述工作模式来控制所述同一电路是作为所述直流-交流逆变电路，还是作为所述交流-直流整流电路；
直流-直流控制器，被配置成根据所述工作模式来控制是所述直流-直流升压电路工作，还是所述直流-直流反向降压电路工作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510423986.8A CN104993541B (zh) | 2015-07-17 | 一种电力转换设备以及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510423986.8A CN104993541B (zh) | 2015-07-17 | 一种电力转换设备以及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104993541A CN104993541A (zh) | 2015-10-21 |
| CN104993541B true CN104993541B (zh) | 2018-08-31 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201038818Y (zh) * | 2007-05-23 | 2008-03-19 | 天津同轩变频技术有限公司 | 可逆充电-逆变电源控制装置 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201038818Y (zh) * | 2007-05-23 | 2008-03-19 | 天津同轩变频技术有限公司 | 可逆充电-逆变电源控制装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105305406B (zh) | 水上应用的dc电力系统 | |
| CN102545671B (zh) | 发电系统、电力转换器系统和转换电力的方法 | |
| CN104300771B (zh) | 通用功率变换器 | |
| CN105637750A (zh) | 电力变换装置 | |
| CN206698126U (zh) | 一种牵引动力装置 | |
| CN102195506A (zh) | 停用矩阵转换器的系统和方法 | |
| CN104485821A (zh) | 配电用直流变压器装置 | |
| CN103329421A (zh) | 用于将电能从dc发电机馈入具有两条电力线的ac电网的功率逆变器 | |
| CN103490419B (zh) | 一种配电网柔性交流直流混合供电系统 | |
| CN102545562A (zh) | 降低电变换器中的谐波畸变的系统和方法 | |
| CN101997324A (zh) | 具有电隔离的双向能量输送的系统和方法 | |
| CN103312178B (zh) | 一种双向dc/dc变换器及应用其的电池检测设备 | |
| CN104184139A (zh) | 用于多端柔性直流输电系统的直流潮流控制器及控制方法 | |
| CN103929064A (zh) | 一种隔离双向dc/dc变换器及其控制方法 | |
| US11065968B2 (en) | Integrated multi-source IPT system | |
| JP2012143104A (ja) | 電力変換システム | |
| CN105978386A (zh) | 直流交流电力转换装置及光伏发电系统 | |
| CN104218805A (zh) | 一种单双极性转换直流变换器 | |
| CN105409083A (zh) | 用于在高压电网中补偿无功功率和有功功率的装置 | |
| CN104601003A (zh) | 一种基于模块化多电平变换器的电力电子变压器 | |
| CN105978370A (zh) | 一种提高电力电子变压器功率密度的正弦功率传输方法 | |
| CN103765754B (zh) | 具有耦合电感的逆变器 | |
| KR101865246B1 (ko) | 전기자동차용 충방전 장치 | |
| CN109687463A (zh) | 与配电变压整流器集成的交直流混合微网架构 | |
| CN106314184A (zh) | 一种电动汽车车载充电驱动一体化拓扑结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Power conversion apparatus and system Effective date of registration: 20191014 Granted publication date: 20180831 Pledgee: Bank of Jiaxing science and technology branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: Zhejiang Yuneng Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2019330000114 |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 3 / F, building 1, No. 1, Asia Pacific Road (Jiaxing Science and technology city), Nanhu District, Jiaxing City, Zhejiang Province Patentee after: Yuneng Technology Co.,Ltd. Address before: 314050 No. 1 Asia Pacific Road, Nanhu District, Zhejiang, Jiaxing Patentee before: Zhejiang Yuneng Technology Co.,Ltd. |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Granted publication date: 20180831 Pledgee: Bank of Jiaxing science and technology branch of Limited by Share Ltd. Pledgor: Zhejiang Yuneng Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2019330000114 |