CN113922674B - 一种直流稳压装置和直流系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种直流稳压装置和直流系统。在该直流稳压装置工作中，变压模块对逆变器输出的交流电压进行不同程度的电压变换，可以得到处于第一预设范围内的交流电压；将其输出至整流器，还可以使得整流器输出的直流电压处于第二预设范围内；因此，储能模块的输出电压在经过逆变、变压和整流后，可以维持在第二预设范围内，即稳定了储能模块的输出电压；从而该直流稳压装置可以在储能模块长时间独立供电过程中，稳定其输出电压，即该直流稳压装置也可以在直流蓄电池长时间独立供电过程中，稳定其输出电压；进而该直流稳压装置解决了直流蓄电池在长时间独立供电过程中，其输出电压逐渐降低的问题。

Description

一种直流稳压装置和直流系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种直流稳压装置和直流系统。

背景技术

目前，在垃圾焚烧发电厂的直流系统中，当进线电源断电后，即直流蓄电池无外部电源输入后，也即直流蓄电池独立供电后，在长时间运行过程中，由于直流蓄电池的SOC逐渐降低，所以直流蓄电池的输出电压通常也会跟随自身SOC的降低而降低。

而直流蓄电池的输出电压的降低，会对后级用电设备的正常运行造成影响，严重时，可能导致后级用电设备停止运行。

因此，如何在直流蓄电池长时间独立供电过程中，维持其输出电压的稳定，是亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种直流稳压装置和直流系统，以在直流蓄电池长时间独立供电过程中，维持其输出电压的稳定。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本申请一方面提供一种直流稳压装置，包括：逆变器、变压模块和整流器；其中：

所述逆变器的直流侧连接储能模块；

所述逆变器的交流侧通过所述变压模块，连接所述整流器的交流侧；

所述整流器的直流侧作为所述直流稳压装置的输出端；

所述变压模块用于对所述逆变器输出的交流电压进行不同程度的电压变换，以得到处于第一预设范围内的交流电压，并将其输出至所述整流器，使所述整流器输出的直流电压处于第二预设范围内。

可选的，所述变压模块，包括：变压器和N个开关单元；N为大于1的整数；其中：

所述变压器的输入端与所述逆变器的交流侧相连，所述变压器的输出端包括N对不同匝数比的端口，且与N个所述开关单元的输入端一一对应相连，N个所述开关单元的输出端并联连接于所述整流器的交流侧。

可选的，所述变压器为自耦变压器。

可选的，在每个所述开关单元中，包括：两个开关，一个所述开关设置于所述开关单元的输入端正极与输出端正极之间的正极支路上，另一个所述开关设置于所述开关单元的输入端负极与输出端负极之间的负极支路上；

或者，

各个所述开关单元共用一个所述正极支路或所述负极支路；在每个所述开关单元中，包括：一个开关，所述开关设置于所述开关单元中的另一支路上。

可选的，N＝3。

可选的，还包括：控制器；各所述开关单元受控于所述控制器，所述控制器获取所述逆变器输出的交流电压。

可选的，在所述逆变器与所述变压模块之间，还设置有交流开关模块。

可选的，在所述逆变器与所述储能模块之间，还设置有直流开关模块。

可选的，在所述逆变器与所述储能模块之间，还设置有防反二极管。

本申请另一方面提供一种直流系统，包括：主电路、储能模块和如本申请上一方面任一项所述的直流稳压装置；其中：

所述主电路的输入端分别与所述直流稳压装置的输出端和进线电源相连；

所述直流稳压装置的输入端与所述储能模块相连。

可选的，所述进线电源为发电装置或者充电装置。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种直流稳压装置。在该直流稳压装置中，逆变器的直流侧连接储能模块；逆变器的交流侧通过变压模块连接整流器的交流侧；整流器的直流侧作为直流稳压装置的输出端。工作中，变压模块对逆变器输出的交流电压进行不同程度的电压变换，可以得到处于第一预设范围内的交流电压；将其输出至整流器，还可以使得整流器输出的直流电压处于第二预设范围内；因此，储能模块的输出电压在经过逆变、变压和整流后，可以维持在第二预设范围内，即稳定了储能模块的输出电压；从而该直流稳压装置可以在储能模块长时间独立供电过程中，稳定其输出电压，即该直流稳压装置也可以在直流蓄电池长时间独立供电过程中，稳定其输出电压；进而该直流稳压装置解决了直流蓄电池在长时间独立供电过程中，其输出电压逐渐降低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1-图5分别为本申请实施例提供的直流稳压装置的五种结构示意图；

图6为本申请实施例提供的直流系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了在直流蓄电池长时间独立供电过程中，维持其输出电压的稳定，本申请实施例提供一种直流稳压装置，其具体结构如图1所示，包括：逆变器10、变压模块20和整流器30。

在该直流稳压装置中，逆变器10的直流侧连接储能模块40；逆变器10的交流侧通过变压模块20，连接整流器30的交流侧；整流器30的直流侧作为直流稳压装置的输出端。

可选的，储能模块40可以为直流蓄电池，也可以为由多个直流蓄电池组成的蓄电池组；在实际应用中，包括但不限于上述实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

工作中，当储能模块40开始供电时，逆变器10将储能模块40输出的直流电压转换为交流电压并输出；变压器在接收到逆变器10输出的交流电压后，将逆变器10输出的交流电压进行不同程度的电压变换，得到处于第一预设范围内的交流电压并输出；整流器30在接收到处于第一预设范围内的交流电压，对其进行整流，并得到处于第二预设范围内的直流电压。

其中，第二预设范围是根据后级电路的用电需求预先设定的电压范围，以保证后级电路的正常工作，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内；通常情况，可以设定为储能模块40的额定电压范围，即200V～240V；另外，第一预设范围与第二预设范围相关，两者之间的关系由整流器30的工作参数所决定。

由上述可知，经过整流器30后，得到处于第二预设范围内的直流电压，因此，储能模块40的输出电压在经过逆变、变压和整流后，可以维持在第二预设范围内，即稳定了储能模块40的输出电压；从而该直流稳压装置可以在储能模块40长时间独立供电过程中，稳定其输出电压，即：该直流稳压装置也可以在直流蓄电池长时间独立供电过程中，稳定其输出电压；进而该直流稳压装置解决了直流蓄电池在长时间独立供电过程中，其输出电压逐渐降低的问题

本申请另一实施例提供变压模块20的一种具体实施方式，其具体结构可参见图2和图3(图中仅以N＝3为例进行展示)，包括：变压器21和N个开关单元22。

其中，N为大于1的整数，此处不对其具体取值进行限定，可视具体情况而定；考虑到成本与稳压效果，优选N＝3。

在该变压模块20的具体实施方式中，变压器21的输入端与逆变器10的交流侧相连，变压器21的输出端包括N对不同匝数比的端口，分别与N个开关单元22的输入端一一对应相连，N个开关单元22的输出端并联连接于整流器30的交流侧。

工作中，当逆变器10输出的交流电压越低时，通过导通相应开关单元22，使变压器21以更小的匝数比对逆变器10输出的交流电压进行变换；当逆变器10输出的交流电压越高时，通过导通相应开关单元22，使变压器21以更大的匝数比对逆变器10输出的交流电压进行变换。

由于逆变器10输出的交流电压与储能模块40输出的直流电压相关，而储能模块40输出的直流电压又与储能模块40的放电时间或储能模块40的SOC相关，因此本质上，当储能模块40输出的直流电压越低、储能模块40的SOC越小或者储能模块40的放电时间越长时，通过导通相应开关单元22，使变压器21以更小的匝数比对逆变器10输出的交流电压进行变换；当储能模块40输出的直流电压越高、储能模块40的SOC越大或者储能模块40的放电时间越短时，通过导通相应开关单元22，使变压器21以更大的匝数比对逆变器10输出的交流电压进行变换

在本实施例中，由于变压器21的输出端仅包括N对端口，所以该变压器21的匝数比是分档变化的，比如，当储能模块40的SOC处于80％～100％时，变压器21的匝数比为第一档，具体为1:1；当储能模块40的SOC处于60％～80％时，变压器21的匝数比为第二档，具体为1:2；当储能模块40的SOC处于40％～60％时，变压器21的匝数比为第三档，具体为1:3。

在实际应用中，包括但不限于上述实施例所提供的变压模块20的实施方式，比如，变压器21为二次绕组可以滑动调节的变压器21，此时，变压器21的输出端通过一个开关单元22直接连接于整流器30的交流侧；此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在本申请另一实施例中，优选变压器21为自耦变压器21，如此可以比普通变压器21更加节省绕组，从而可以降低直流稳压装置的生产成本；在实际应用中，包括但不包括此优选实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在本申请另一实施例中，参见图2，在每个开关单元22中，包括两个开关，一个开关设置于开关单元22的输入端正极与输出端正极之间的正极支路上，另一个开关设置于开关单元22的输入端负极与输出端负极之间的负极支路上。

在本实施例中，当实际连接时，优选开关单元22为交流接触器；如此可以消除触头在分、合过程中产生的电弧；在实际应用中，包括但不限于此优选实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在本申请另一实施例中，参见图3(图中开关单元22未完整示出，并仅以共用负极支路为例进行展示)，各个开关单元22共用一个正极支路或负极支路，在每个开关单元22中，包括一个开关，开关设置于开关单元22中的另一支路上。比如，当各个开关单元22共用正极支路时，则在每个开关单元22中，开关设置于负极支路上。

上述仅为开关单元22的两种实施方式，在实际应用中，包括但不限于上述两种实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

本申请另一实施例提供直流稳压装置的另一实施方式，其具体结构可参见图4(图中仅在图2的基础上进行展示)，在上述实施例的基础上，还包括：控制器50；其中，各开关单元22受控于控制器50，并且，控制器50获取逆变器10输出的交流电压。

工作中，控制器50根据逆变器10输出的交流电压，控制相应开关单元22导通，以使变压器21以相应匝数比对逆变器10输出的交流电压进行电压变换，从而得到处于第一预设范围的交流电压。

由于逆变器10输出的交流电压与储能模块40输出的直流电压相关，而储能模块40输出的直流电压又与储能模块40的放电时间或储能模块40的SOC相关，因此本质上，获取逆变器10输出的交流电压，相当于：获取储能模块40输出的直流电压、储能模块40的SOC或者储能模块40的放电时间；根据逆变器10输出的交流电压对各开关单元22进行相应控制，相当于：根据三者中任一参数，对各开关单元22进行相应控制。

在本申请另一实施例中，直流稳压装置，还包括：人机交互装置；其中，人机交互装置获取逆变器10输出的交流电压，并根据逆变器10输出的交流电压提示用户储能模块40所处的放电状态；之后，用户根据储能模块40所处的放电状态，手动将相应开关单元22导通。

需要说明的是，人机交互装置还可以获取储能模块40输出的直流电压、储能模块40的SOC或者储能模块40的放电时间，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

在上述实施例的基础上，在本申请另一实施例中，变压器21在逆变器10输出的交流电压小于第一预设电压时，才对逆变器10输出的交流电压进行不同程度的电压变换，得到处于第一预设范围内的交流电压并输出。

需要说明的是，当逆变器10的交流电压小于第一预设电压时，储能模块40的输出电压小于第二预设电压，或者，储能模块40的SOC小于预设SOC，又或者，储能模块40的放电时间大于预设时间；因此，第一预设电压与第二预设电压、预设SOC、预设时间中的任一参数相关，并且两者之间的关系由逆变器10的工作参数所决定。

另外，第二预设电压、预设SOC以及预设时间，均是根据储能模块40的实际运行状态预先设定的，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

在上述实施例的基础上，在本申请另一实施例中，可参见图5，在逆变器10与变压模块20之间，还设置有交流开关模块60；在逆变器10与储能模块40之间，还设置有直流开关模块70；在逆变器10与储能模块40之间，还设置有防反二极管Z。

在本实施例中，优选交流开关模块60为交流接触器，如此可以消除触头在分、合过程中产生的电弧；优选直流开关模块70为断路器；在实际应用中，包括但不限于上述优选实施方式，此处不做具体限定，可视具体情况而定，均在本申请的保护范围内。

本申请另一实施例提供一种直流系统，其具体结构如图6所示，具体包括：主电路01、储能模块40和如上述实施例提供的直流稳压装置02。

在该直流系统中，主电路01的输入端分别与直流稳压装置02的输出端和进线电源04相连；直流稳压装置02的输入端与储能模块40相连。

可选的，进线电源04可以为发电装置，即直流系统为发电直流系统，比如垃圾焚烧发电厂的发电直流系统；也可以为充电装置，即直流系统为新能源汽车供电直流系统；在实际应用中，包括但不限定于上述实施方式，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种直流稳压装置，其特征在于，包括：逆变器、变压模块和整流器；其中：

所述逆变器的直流侧连接储能模块；

所述逆变器的交流侧通过所述变压模块，连接所述整流器的交流侧；

所述整流器的直流侧作为所述直流稳压装置的输出端；

所述变压模块用于对所述逆变器输出的交流电压进行不同程度的电压变换，以得到处于第一预设范围内的交流电压，并将其输出至所述整流器，使所述整流器输出的直流电压处于第二预设范围内。

2.根据权利要求1所述的直流稳压装置，其特征在于，所述变压模块，包括：变压器和N个开关单元；N为大于1的整数；其中：

所述变压器的输入端与所述逆变器的交流侧相连，所述变压器的输出端包括N对不同匝数比的端口，且与N个所述开关单元的输入端一一对应相连，N个所述开关单元的输出端并联连接于所述整流器的交流侧。

3.根据权利要求2所述的直流稳压装置，其特征在于，所述变压器为自耦变压器。

4.根据权利要求2所述的直流稳压装置，其特征在于，在每个所述开关单元中，包括：两个开关，一个所述开关设置于所述开关单元的输入端正极与输出端正极之间的正极支路上，另一个所述开关设置于所述开关单元的输入端负极与输出端负极之间的负极支路上；

或者，

各个所述开关单元共用一个所述正极支路或所述负极支路；在每个所述开关单元中，包括：一个开关，所述开关设置于所述开关单元中的另一支路上。

5.根据权利要求2所述的直流稳压装置，其特征在于，N＝3。

6.根据权利要求2所述的直流稳压装置，其特征在于，还包括：控制器；各所述开关单元受控于所述控制器，所述控制器获取所述逆变器输出的交流电压。

7.根据权利要求1-6任一项所述的直流稳压装置，其特征在于，在所述逆变器与所述变压模块之间，还设置有交流开关模块。

8.根据权利要求1-6任一项所述的直流稳压装置，其特征在于，在所述逆变器与所述储能模块之间，还设置有直流开关模块。

9.根据权利要求1-6任一项所述的直流稳压装置，其特征在于，在所述逆变器与所述储能模块之间，还设置有防反二极管。

10.一种直流系统，其特征在于，包括：主电路、储能模块和如权利要求1-9任一项所述的直流稳压装置；其中：

所述主电路的输入端分别与所述直流稳压装置的输出端和进线电源相连；

所述直流稳压装置的输入端与所述储能模块相连。

11.根据权利要求10所述的直流系统，其特征在于，所述进线电源为发电装置或者充电装置。