CN115566889A - 一种功率变换装置及储能系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种功率变换装置及储能系统，包括：功率变换电路、第一功率端子、第二功率端子以及第三功率端子；功率变换电路包括：第一正端、第一负端、第二正端、第二负端以及至少一个功率器件，第一负端和第二负端的电位相同；功率变换电路，用于将第一设备输入的第一电压转换为第二电压输出到第二设备；第一功率端子与第一正端连接，第一负端和/或第二负端与第二功率端子连接，第三功率端子与第二正端连接。利用本申请提供的功率变换装置，能使流经功率变换电路单板的功率电流尽量减小，从而降低单板上的发热以及通流损耗，提升系统效率和可靠性。

Description

一种功率变换装置及储能系统
技术领域
本申请涉及电子电力系统，特别涉及一种功率变换装置及储能系统。
背景技术
目前新能源发电技术取得了很大的进步，为了维持新能源发电系统的稳定性，往往需要配置一定容量的储能系统。随着新能源发电的占比越来越大，需要配置储能系统的容量也逐渐变大，如何提高储能系统的可靠性及提升系统效率变得至关重要。
储能系统目前大多采用四端口非隔离直流转直流电路(direct current todirect current，DC-DC)拓扑实现储能系统中电池的充放电及升降压功能。在充放电时，所有的功率电流通过印刷电路板(printed circuit board，PCB)进行承载，负载功率越大，PCB板的发热也就越严重，从而引起的损耗也就越来越大，给PCB的设计带来很大的挑战。
有鉴于此，需要设计一种功率变换装置，来使功率电流尽可能少的流经PCB板，从而降低PCB板的发热以及通流损耗，提升系统效率和可靠性。
发明内容
本申请提供了一种功率变换装置及储能系统，能使功率电流尽可能少的流经PCB板，从而降低PCB板的发热以及通流损耗，提升系统效率和可靠性。
第一方面，本申请提供一种功率变换装置，包括：功率变换电路、第一功率端子、第二功率端子以及第三功率端子；功率变换电路包括：第一正端、第一负端、第二正端、第二负端以及至少一个功率器件，第一负端和第二负端的电位相同；功率变换电路，用于将第一设备输入的第一电压转换为第二电压输出到第二设备；第一功率端子与第一正端连接，第一负端和/或第二负端与第二功率端子连接，第三功率端子与第二正端连接。
利用本申请提供的功率变换装置，通过三功率端子结构，使功率电流主要流经外部的功率总线，与第一负端或第二负端连接的母线上流经的功率电流可以相互抵消，从而降低PCB板上的通流损耗，提升了系统效率和可靠性。
作为一种可能的实施方式，第二功率端子具体包括：第一子端子和第二子端子；第一子端子与第一设备的第一输出负端连接，第二子端子与第二设备的第二输入负端连接。
作为一种可能的实施方式，第一设备的第一输出正端与第一功率端子连接，第一设备的第一输出负端与第二功率端子连接；第二设备的第二输入正端与第三功率端子连接，第二设备的第二输入负端与第二功率端子连接。第一设备通过第一输出正端以及第一输出负端，分别与第一功率端子以及第二功率端子连接，以向功率变换电路输入第一电压；第二设备通过第二输入正端以及第二输入负端，分别与第三功率端子以及第二功率端子连接，以接收功率变换电路输出的第二电压。在该种拓扑结构中，功率变换电路中的第一负端以及第二负端共地使用，与第一负端或第二负端连接的母线上流经的功率电流可以相互抵消，从而降低通流损耗。
作为一种可能的实施方式，第一设备的第一输出正端与第二功率端子连接，第一设备的第一输出负端与第一功率端子连接；第二设备的第二输入正端与第二功率端子连接，第二设备的第二输入负端与第三功率端子连接。
第一设备通过第一输出正端以及第一输出负端，分别与第二功率端子以及第一功率端子连接，以向功率变换电路输入第一电压；第二设备通过第二输入正端以及第二输入负端，分别与第二功率端子以及第三功率端子连接，以接收功率变换电路输出的第二电压。在该种拓扑结构中，功率变换电路中的第一正端以及第二正端共电源使用，与第一负端或第二负端连接的母线上流经的功率电流可以相互抵消，从而降低通流损耗。
作为一种可能的实施方式，功率变换电路，具体包括：第一电容、第一开关器件、第二开关器件、第一电感以及第二电容，第一电容的第一端与第一开关器件的第一端连接，第一开关器件的第二端分别与第一电感的第一端和第二开关器件的第一端连接，第一开关器件的第三端用于输入控制第一开关器件状态的信号，第二开关器件的第二端分别与第一电容的第二端以及第二电容的第一端连接，第二开关器件的第三端用于输入控制第二开关器件状态的信号，第一电感的第二端与第二电容的第二端连接；第一正端与第一电容的第一端连接，第一负端与第一电容的第二端连接，第二正端与第二电容的第一端连接，第二负端与第二电容的第二端连接；或者，第一正端与第二电容的第一端连接，第一负端与第二电容的第二端连接，第二正端与第一电容的第一端连接，第二负端与第一电容的第二端连接。
在功率变换电路满足启动条件时，通过控制功率变换电路中的功率器件的关断状态按照特定规则变化，从而能调整功率变换电路的输出电压。为了不局限于降压或升压等工作模式，第一正端在与第一电容的第一端连接，第一负端与第一电容的第二端连接时，第二正端与第二电容的第一端连接，第二负端与第二电容的第二端连接，此时，处于正向降压模式；而在第一正端与第二电容的第一端连接，第一负端与第二电容的第二端连接时，第二正端与第一电容的第一端连接，第二负端与第一电容的第二端连接，此时，处于反向升压模式。
作为一种可能的实施方式，功率变换电路，具体包括：第三电容、第二电感、第三开关器件、第四开关器件以及第四电容，第三电容的第一端与第二电感的第一端连接，第二电感的第二端分别与第三开关器件的第一端和第四开关器件的第一端连接，第三电容的第二端分别与第三开关器件的第二端以及第四电容的第二端连接，第四开关器件的第二端与第四电容的第一端连接；第三开关器件的第三端用于输入控制第三开关器件状态的信号，第四开关器件的第三端用于输入控制第四开关器件状态的信号；第一正端与第三电容的第一端连接，第一负端与第三电容的第二端连接，第二正端与第四电容的第一端连接，第二负端与第四电容的第二端连接；或者，第一正端与第四电容的第一端连接，第一负端与第四电容的第二端连接，第二正端与第三电容的第一端连接，第二负端与第三电容的第二端连接。
在功率变换电路满足启动条件时，控制功率变换电路中的功率器件的关断状态按照特定规则变化，从而调整功率变换电路的输出电压。为了不局限于降压或升压等工作模式，第一正端与第三电容的第一端连接，第一负端与第三电容的第二端连接时，第二正端与第四电容的第一端连接，第二负端与第四电容的第二端连接，此时，处于正向升压模式；第一正端与第四电容的第一端连接，第一负端与第四电容的第二端连接时，第二正端与第三电容的第一端连接，第二负端与第三电容的第二端连接，此时，处于反向降压模式。
作为一种可能的实施方式，功率变换电路，具体包括：第五电容、第三电感、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件以及第六电容，第五电容的第一端与第五开关器件的第一端连接，第五开关器件的第二端与第三电感的第一端连接，第五开关器件的第二端与第六开关器件的第一端连接，第六开关器件的第二端与第五电容的第二端连接，第七开关器件的第一端与第六电容的第一端连接，第七开关器件的第二端与第八开关器件的第一端连接，第八开关器件的第二端与第六开关器件的第二端连接，第八开关器件的第二端还与第六电容的第二端连接，第三电感的第二端与第七开关器件的第一端连接；第五开关器件的第三端用于输入控制第五开关器件状态的信号，第六开关器件的第三端用于输入控制第六开关器件状态的信号，第七开关器件的第三端用于输入控制第七开关器件状态的信号，第八开关器件的第三端用于输入控制第八开关器件状态的信号；第一正端与第五电容的第一端连接，第一负端与第五电容的第二端连接，第二正端与第六电容的第一端连接，第二负端与第六电容的第二端连接；或者，第一正端与第六电容的第一端连接，第一负端与第六电容的第二端连接，第二正端与第五电容的第一端连接，第二负端与第五电容的第二端连接。
为了实现抑制功率变换电路的共模噪声，作为一种可能的实施方式，功率变换装置还包括：三线共模电感，其包括：第一绕组、第二绕组以及第三绕组，第一绕组的同名端与第一功率端子连接，第二绕组的同名端与第二功率端子连接，第三绕组的同名端与第三功率端子连接；第一绕组的异名端与第一正端连接，第一负端和/或第二负端与第二绕组的异名端连接，第三绕组的异名端与第二正端连接。
作为一种可能的实施方式，功率变换装置还包括：控制器，其用于控制功率变换电路中的功率器件关断状态，以调整功率变换电路的输出电压。
作为一种可能的实施方式，第二功率端子为铜排或者接插件结构。第一设备的第一输出负端以及第二设备的第二输入负端，可以通过线缆铜排或者接插件结构与第一负端或第二负端连接。或者，第一设备的第一输出正端以及第二设备的第二输入正端，也可以通过线缆铜排或者接插件结构与第一正端或第二正端连接。
作为一种可能的实施方式，第一功率端子与第二功率端子之间包括如下至少一种器件，熔丝、开关器件以及分流器。其中，熔丝可在线路发生短路故障而造成的回路内的电流迅速增大时立即熔断，可以保护与其连接的电气设备及线路，从而避免损坏引起事故。开关器件用于控制第一功率端子与第二功率端子之间的连接状态，而分流器用于测量第一功率端子与第二功率端子之间的电流大小，根据电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。
第二方面，本申请提供一种储能系统，包括：电池包和如第一方面描述的功率变换装置，电池包多个串联连接的电池单体，功率变换装置与电池包连接，用于对输入电池包的直流电进行转换处理，和/或，用于对从电池包输出的直流电进行转换处理。
第三方面，本申请提供一种光储系统，包括逆变器、如第一方面描述的功率变换装置和电池包，功率转换装置用于对来自所述逆变器的电流进行转换，并将转换后的电流输入至电池包，和/或，用于将电池包的电流进行转换处理，并将转换后的电流输出到电网或负载。
上述第二方面或第三方面可以达到的技术效果描述请参照上述第一方面中任一可能设计可以达到的技术效果描述，重复之处不予论述。
附图说明
图1为一种四端口非隔离DC-DC拓扑示意图；
图2A为一种功率变换装置的结构示意图一；
图2B为一种功率变换装置的结构示意图二；
图3A为一种现有功率变换电路的电流流向示意图；
图3B为本申请功率变换装置的电流流向示意图一；
图3C为本申请功率变换装置的电流流向示意图二；
图4为一种功率变换装置的连接示意图一；
图5为一种功率变换装置的连接示意图二；
图6为一种功率变换电路的结构示意图一；
图7为一种功率变换电路的结构示意图二；
图8为一种功率变换电路的结构示意图三；
图9为一种功率变换装置的结构示意图三。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本申请中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本申请保护范围内。本申请的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
需要指出的是，本申请实施例中“连接”指的是电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接，例如A与B连接，也可以是A与C直接连接，C与B直接连接，A与B之间通过C实现了连接。
下面，首先对本申请实施例的应用场景加以介绍。
近年来，风能、太阳能等新能源发电站的发电量越来越多，由于新能源电站自身具有发电不稳定的特性，对电网造成冲击会使电网的频率稳定性变差。为了使电力系统的频率能够维持稳定，往往需要配置一定容量的储能系统，储能系统可通过一定介质存储电能，并在需要时将所存能量释放发电。随着新能源发电的占比增加，储能系统的容量也逐渐变大，因此需要提高储能系统的可靠性及系统效率。
储能系统中的功率变换电路，大多采用四端口非隔离DC-DC拓扑结构，从而实现对储能系统中的电池进行充放电及升降压的功能，参阅图1所示，图1为一种四端口非隔离DC-DC拓扑示意图，四端口(Vin+、Vin-、Vout+、Vout-)非隔离DC-DC拓扑结构的一端可以连接在储能单元中，另一端可以连接在逆变器上，以使逆变器将直流电转换为交流电，输出到电网或负载上。从图1中可以看出，所有的功率电流(功率输入、功率输出、功率地线)均是通过PCB板进行承载的，随着器件密度和功率快速上升，PCB板发热越来越严重，引起的损耗也越来越大。
有鉴于此，本申请提供一种功率变换装置，使与第一负端或第二负端连接的母线上流经的功率电流可以相互抵消，使得功率电流的一部分不流经PCB板，从而减小PCB板上的通流损耗，提升了系统效率和可靠性。
参阅图2A所示，图2A为一种功率变换装置的结构示意图一，功率变换装置200，包括：第一功率端子201、第二功率端子202、第三功率端子203以及功率变换电路204；所述功率变换电路204包括：第一正端2041、第一负端2042、第二正端2043、第二负端2044以及至少一个功率器件，所述第一负端2042和所述第二负端2044的电位相同；所述功率变换电路204，用于将第一设备205输入的第一电压转换为第二电压输出到第二设备206；所述第一功率端子201与所述第一正端2041连接，所述第一负端2042和/或所述第二负端2044与所述第二功率端子202连接，所述第三功率端子203与所述第二正端2043连接。
其中，功率变换电路204可以是将电压恒定的直流电变换为电压可调的直流电的变流电路，又可称为直流斩波器，通过改变功率变换电路204中的至少一个功率器件通断状态，或改变开关器件通断的时间比例，即可以实现输出电压的调节。示例性的，功率变换电路204可以是BUCK降压电路、BOOST升压电路或BUCK-BOOST降压-升压电路等等，具体可以的电路类型和电路组合方式，本领域人员应当知晓，这里不做过多赘述。
功率器件可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)，双极结型管(bipolar junctiontransistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)，碳化硅(SiC)功率管等多种类型的开关器件中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。
功率变换电路204，用于将第一设备205输入的第一电压转换为第二电压输出到第二设备206。其中，第一设备205可以为储能单元，第二设备206可以为负载设备或电网。储能单元中的储能部件可以在新能源电站发电不稳定时，为负载设备供电。由于储能部件提供的电压难以满足负载设备对电压的要求，因此，储能单元可通过功率变换电路204进行电压调节从而为负载设备供电。
示例性的，若第一电压大于第二电压，则功率变换电路204可以为降压电路，若第一电压小于第二电压，则功率变换电路204可以为升压电路；若第一电压与第二电压的大小关系难以事先确定，则功率变换电路204可以为升压-降压电路等。
作为一种可能的实施方式，参阅图2B所示，图2B为一种功率变换装置的结构示意图二，第二功率端子202，具体包括：第一子端子2021和第二子端子2022；所述第一子端子2021与所述第一设备205的第一输出负端2052连接，所述第二子端子2022与所述第二设备206的第二输入负端2062连接。
其中，本申请提供的第二功率端子还可以存在两个对外的连接端口，从而便于第一设备205与第二设备206的连接。技术人员在实际连接时，可将第一设备205的第一输出负端2052连接到第一子端子2021上，第二设备206的第二输入负端2062连接到第二子端子2022上，或者，还可将第二设备206的第一输出负端2052连接到第一子端子2021上，第一设备205的第一输出负端2052连接到第二子端子2022上，第一子端子2021和第二子端子2022可在模块内部或端子处使用通流母排连接，并通过线缆(或者铜排或者接插件等)与第一负端2042和/或第二负端2044连接。
参阅图3A所示，图3A为一种现有功率变换电路的电流流向示意图，以功率变换电路204为BUCK电路为例，第一设备205输入的功率电流从第一正端2041流入，从第一负端2042流出，输出到第二设备206的功率电流从第二负端2044流入，从第二正端2043流出。从图3A中可以看出，与第一正端2041、第一负端2042、第二正端2043以及第二负端2044连接的正/负母线全部流经功率电流，导致PCB发热比较严重，并且由于PCB的严重发热情况，导致功率电流在流经PCB板时，通流损耗较大。
仍以BUCK电路为例，参阅图3B所示，图3B为本申请功率变换装置的电流流向示意图一，第一设备205与第一功率端子201、第二功率端子202连接，第一设备205输入的功率电流可以从第一正端2041流入，从第一负端2042流出，第二设备206与第二功率端子202、第三功率端子203连接，输出到第二设备206的功率电流从第一负端2042流入，从第二正端2043流出。
参阅图3C所示，图3C为本申请功率变换装置的电流流向示意图二，第一设备205与第一功率端子201、第二功率端子202连接，第一设备205输入的功率电流可以从第一正端2041流入，从第二负端2044流出，第二设备206与第二功率端子202、第三功率端子203连接，输出到第二设备206的功率电流从第二负端2044流入，从第二正端2043流出。
从图3B中可以看出，由于第二功率端子202与所述第一负端2042连接，第一设备205输入的功率电流从第一负端2042流出，输出到第二设备206的功率电流从第一负端2042流入，因此，这两个流向相反的功率电流在与第一负端2042连接的母线上实现抵消(如果这两个电流值不相等，则对于电流值较大的功率电流来说，至少部分功率电流被另一个电流值较小的功率电流所抵消，从而使得与第一负端2042连接的母线上实际流经的电流变小)，从而能减小PCB的通流损耗。
从图3C中可以看出，由于第二功率端子202与所述第二负端2044连接，第一设备205输入的功率电流从第二负端2044流出，输出到第二设备206的功率电流从第二负端2044流入，因此，这两个流向相反的功率电流在与第二负端2044连接的母线上实现抵消(如果这两个电流值不相等，则对于电流值比较大的功率电流来说，至少会有部分功率电流被另一个电流值较小的功率电流所抵消，从而使得与第二负端2044连接的母线上实际流经的电流变小)，从而能减小PCB的通流损耗。
作为一种可能的实施方式，参阅图4所示，图4为一种功率变换装置的连接示意图一；其中，所述第一设备205的第一输出正端2051与所述第一功率端子201连接，所述第一设备205的第一输出负端2052与所述第二功率端子202连接；所述第二设备206的第二输入正端2061与所述第三功率端子203连接，所述第二设备206的第二输入负端2062与所述第二功率端子202连接。
第一设备205通过第一输出正端2051与第一功率端子201连接，以及通过第一输出负端2052与第二功率端子202连接，以向功率变换电路204输入第一电压。第二设备206通过第二输入正端2061与第三功率端子203连接，以及通过第二输入负端2062与第二功率端子202连接，以接收功率变换电路204输出的第二电压。在该种拓扑结构中，功率变换电路204中的第一输出负端2052以及第二输入负端2062共地使用，在第一负端2042连接的母线上，或，在第二负端2044连接的母线上，由第一设备205流出的功率电流和由流入到第二设备206的功率电流可以相互抵消，从而能减小PCB的通流损耗。
作为一种可能的实施方式，参阅图5所示，图5为一种功率变换装置的连接示意图二；所述第一设备205的第一输出正端2051与所述第二功率端子202连接，所述第一设备205的第一输出负端2052与所述第一功率端子201连接；所述第二设备206的第二输入正端2061与所述第二功率端子202连接，所述第二设备206的第二输入负端2062与所述第三功率端子203连接。
第一设备205通过第一输出正端2051与第二功率端子202连接，以及通过第一输出负端2052与第一功率端子201连接，以向功率变换电路204输入第一电压；第二设备206通过第二输入正端2061与第二功率端子202连接，以及通过第二输入负端2062与第三功率端子203连接，以接收功率变换电路204输出的第二电压。在该种拓扑结构中，功率变换电路204中的第一输出正端2051以及第二输入正端2061共电源使用，在第二负端2044连接的母线上，或，在第二负端2044连接的母线上，由第一设备205流出的功率电流和由流入到第二设备206的功率电流可以相互抵消，从而能减小PCB的通流损耗。
其中，上述第一输出正端2051可以为第一设备205的正极端子，第一输出负端2052可以为第一设备205的负极端子，而第二输入正端2061可以作为第二设备206的正极端子，第二输入负端2062可以作为第二设备206的负极端子。
作为一种可能的实施方式，参阅图6所示，图6为一种功率变换电路的结构示意图一；所述功率变换电路204，具体包括：第一电容C1、第一开关器件Q1、第二开关器件Q2、第一电感L1以及第二电容C2，所述第一电容C1的第一端与第一开关器件Q1的第一端连接，所述第一开关器件Q1的第二端分别与所述第一电感L1的第一端和所述第二开关器件Q2的第一端连接，所述第一开关器件Q1的第三端用于输入控制第一开关器件Q1状态的信号，所述第二开关器件Q2的第二端分别与所述第一电容C1的第二端以及第二电容C2的第一端连接，所述第二开关器件Q2的第三端用于输入控制所述第二开关器件Q2状态的信号，所述第一电感L1的第二端与所述第二电容C2的第二端连接；
所述第一正端2041与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一负端2042与所述第一电容C1的第二端连接，所述第二正端2043与所述第二电容C2的第一端连接，所述第二负端2044与所述第二电容C2的第二端连接。或者，所述第一正端2041与所述第二电容C2的第一端连接，所述第一负端2042与所述第二电容C2的第二端连接，所述第二正端2043与所述第一电容C1的第一端连接，所述第二负端2044与所述第一电容C1的第二端连接。
在功率变换电路204满足启动条件时，通过控制功率变换电路204中的功率器件的关断状态按照特定规则变化，从而能调整功率变换电路204的输出电压。示例性的，第一开关器件Q1导通时，第二开关器件Q2关断，第一电感L1储能，而在第一开关器件Q1关断时，第二开关器件Q2导通续流，第一电感L1释放能量给负载供电，通过设置第一开关器件Q1以及第二开关器件Q2不同的关断占空比，来调整为功率变换电路204的降压/升压幅度。
为了不局限于降压或升压等工作模式，第一正端2041在与第一电容C1的第一端连接，第一负端2042与第一电容C1的第二端连接时，第二正端2043与第二电容C2的第一端连接，第二负端2044与所述第二电容C2的第二端连接，此时，处于正向BUCK降压模式；而在第一正端2041与第二电容C2的第一端连接，第一负端2042与第二电容C2的第二端连接时，第二正端2043与第一电容C1的第一端连接，第二负端2044与第一电容C1的第二端连接，此时，处于反向BOOST升压模式。
作为一种可能的实施方式，参阅图7所示，图7为一种功率变换电路的结构示意图二；所述功率变换电路，具体包括：第三电容C3、第二电感L2、第三开关器件Q3、第四开关器件Q4以及第四电容C4，所述第三电容C3的第一端与所述第二电感L2的第一端连接，所述第二电感L2的第二端分别与所述第三开关器件Q3的第一端和所述第四开关器件Q4的第一端连接，所述第三电容C3的第二端分别与所述第三开关器件Q3的第二端以及所述第四电容C4的第二端连接，所述第四开关器件Q4的第二端与所述第四电容C4的第一端连接；所述第三开关器件Q3的第三端用于输入控制所述第三开关器件Q3状态的信号，所述第四开关器件Q4的第三端用于输入控制所述第四开关器件Q4状态的信号。
所述第一正端2041与所述第三电容C3的第一端连接，所述第一负端2042与所述第三电容C3的第二端连接，所述第二正端2043与所述第四电容C4的第一端连接，所述第二负端2044与所述第四电容C4的第二端连接。或者，所述第一正端2041与所述第四电容C4的第一端连接，所述第一负端2042与所述第四电容C4的第二端连接，所述第二正端2043与所述第三电容C3的第一端连接，所述第二负端2044与所述第三电容C3的第二端连接。
在功率变换电路204满足启动条件时，控制功率变换电路204中的功率器件的关断状态按照特定规则变化，从而调整功率变换电路204的输出电压。示例性的，第三开关器件Q3导通时，第四开关器件Q4关断，第二电感L2储能；而在第三开关器件Q3关断时，第二开关器件Q2导通续流，第二电感L2释放能量给负载供电，通过设置第三开关器件Q3以及第四开关器件Q4不同的关断占空比，来调整为功率变换电路204的降压/升压幅度。
为了不局限于降压或升压等工作模式，第一正端2041与所述第三电容C3的第一端连接，第一负端2042与第三电容C3的第二端连接时，第二正端2043与所述第四电容C4的第一端连接，第二负端2044与所述第四电容C4的第二端连接，此时，处于正向BOOST升压模式；第一正端2041与第四电容C4的第一端连接，第一负端2042与第四电容C4的第二端连接时，第二正端2043与第三电容C3的第一端连接，第二负端2044与所述第三电容C3的第二端连接，此时，处于反向BUCK降压模式。
作为一种可能的实施方式，参阅图8所示，图8为一种功率变换电路的结构示意图三；所述功率变换电路，具体包括：第五电容C5、第三电感L3、第五开关器件Q5、第六开关器件Q6、第七开关器件Q7、第八开关器件Q8以及第六电容C6，所述第五电容C5的第一端与所述第五开关器件Q5的第一端连接，所述第五开关器件Q5的第二端与所述第三电感L3的第一端连接，所述第五开关器件Q5的第二端与所述第六开关器件Q6的第一端连接，所述第六开关器件Q6的第二端与所述第五电容C5的第二端连接，所述第七开关器件Q7的第一端与所述第六电容C6的第一端连接，所述第七开关器件Q7的第二端与所述第八开关器件Q8的第一端连接，所述第八开关器件Q8的第二端与所述第六开关器件Q6的第二端连接，所述第八开关器件Q8的第二端还与所述第六电容C6的第二端连接，所述第三电感L3的第二端与所述第七开关器件Q7的第一端连接；所述第五开关器件Q5的第三端用于输入控制所述第五开关器件Q5状态的信号，所述第六开关器件Q6的第三端用于输入控制所述第六开关器件Q6状态的信号，所述第七开关器件Q7的第三端用于输入控制所述第七开关器件Q7状态的信号，所述第八开关器件Q8的第三端用于输入控制所述第八开关器件Q8状态的信号。
所述第一正端2041与所述第五电容C5的第一端连接，所述第一负端2042与所述第五电容C5的第二端连接，所述第二正端2043与所述第六电容C6的第一端连接，所述第二负端2044与所述第六电容C6的第二端连接。或者，所述第一正端2041与所述第六电容C6的第一端连接，所述第一负端2042与所述第六电容C6的第二端连接，所述第二正端2043与所述第五电容C5的第一端连接，所述第二负端2044与所述第五电容C5的第二端连接。
在功率变换电路204满足启动条件时，控制功率变换电路204中的功率器件的关断状态按照特定规则变化，从而调整功率变换电路204的输出功率。具体的关断调整方式可以参见图6以及图7对应的描述，这里不做过多赘述。
第一开关器件Q1-第八开关器件Q8既可以是开关管也可以是二极管，本领域技术人员可以根据成本以及实际转换效率要求自由设定，这里不做过多限定。
作为一种可能的实施方式，所述功率变换装置200还包括：控制器，其用于控制所述功率变换电路204中的功率器件关断状态，以调整功率变换电路的输出电压。
其中，控制器可以是通用中央处理器(central processing unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理(digital signal processing，DSP)，专用集成电路(applicationspecific integrated circuits，ASIC)，现场可编程门阵列(field programmable gatearray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。
为了实现抑制功率变换电路204的共模噪声，参阅图9所示，图9为一种功率变换装置的结构示意图三，功率变换装置200还包括：三线共模电感900，所述三线共模电感900包括：第一绕组901、第二绕组902以及第三绕组903；所述第一绕组901的同名端与所述第一功率端子201连接，所述第二绕组902的同名端与所述第二功率端子202连接，所述第三绕组903的同名端与所述第三功率端子203连接。所述第一绕组901的异名端与所述第一正端2041连接，所述第一负端2042和/或所述第二负端2044与所述第二绕组902的异名端连接，所述第三绕组903的异名端与所述第二正端2043连接。
三线共模电感900用于抑制功率变换电路204中的共模噪声，在第一负端2042或第二负端2044处共模噪声被抑制后，与第一负端2042或第二负端2044连接的第二绕组902上仅流经了纹波电流，从而降低了线圈损耗。
作为一种可能的实施方式，所述第二功率端子可以为铜排或者接插件结构，第一设备205的第一输出负端2052以及第二设备206的第二输入负端2062，可以通过线缆铜排或者接插件结构与第一负端2042或第二负端2044连接。或者，第一设备205的第一输出正端2051以及第二设备206的第二输入正端2061，也可以通过线缆铜排或者接插件结构与第一正端2041或第二正端2043连接。
作为一种可能的实施方式，第一功率端子201与第二功率端子202之间可以包括如下至少一种器件，熔丝、开关器件以及分流器。其中，熔丝可在线路发生短路故障而造成的回路内的电流迅速增大时立即熔断，可以保护与其连接的电气设备及线路，从而避免损坏引起事故。开关器件用于控制第一功率端子201与第二功率端子202之间的连接状态，而分流器用于测量第一功率端子与第二功率端子之间的电流大小，根据电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。
本申请实施例中的，第一功率端子201以及第三功率端子203同样可以为线缆铜排或者接插件结构，这里不做过多限定。上述实施例中的各个端子是按照功能定义的，如果因为通流等原因使用了多个端子并联，功能相同的端子则可以视为同一个。
利用本申请提供的功率变换装置，通过三功率端子结构，使与第一负端或第二负端连接的母线上流经的功率电流可以相互抵消，从而降低PCB板上的通流损耗，此外，通过共模电感对共模噪声进行滤波后，与第一负端或第二负端连接的共模电感上流经的主要是纹波电流，从而降低了线圈损耗。
基于相同的构思，本申请提供一种储能系统，包括：电池包和上述实施例所述的功率变换装置，所述电池包多个串联连接的电池单体，所述功率变换装置与所述电池包连接，用于对输入所述电池包的直流电进行转换处理，和/或，用于对从所述电池包输出的直流电进行转换处理。可选的，电池包包括多个并联的电池簇，每个电池簇包括多个串联连接的电池单体。
基于相同的构思，本申请还提供一种光储系统，包括逆变器、如上述实施例所述的功率变换装置和电池包，所述功率转换装置用于对来自所述逆变器的电流进行转换，并将转换后的电流输入至所述电池包，和/或，用于将所述电池包的电流进行转换处理，并将转换后的电流输出到电网或负载。可选的，电池包包括多个并联的电池簇，每个电池簇包括多个串联连接的电池单体。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种功率变换装置，其特征在于，包括：功率变换电路、第一功率端子、第二功率端子以及第三功率端子；
所述功率变换电路包括：第一正端、第一负端、第二正端、第二负端以及至少一个功率器件，所述第一负端和所述第二负端的电位相同；
所述功率变换电路，用于将第一设备输入的第一电压转换为第二电压，并将所述第二电压输出到第二设备；
所述第一功率端子与所述第一正端连接，所述第一负端和/或所述第二负端与所述第二功率端子连接，所述第三功率端子与所述第二正端连接。
2.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述第二功率端子，具体包括：第一子端子和第二子端子；
所述第一子端子与所述第一设备的第一输出负端连接，所述第二子端子与所述第二设备的第二输入负端连接。
3.根据权利要求1或2所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一设备的第一输出正端与所述第一功率端子连接，所述第一设备的第一输出负端与所述第二功率端子连接；
所述第二设备的第二输入正端与所述第三功率端子连接，所述第二设备的第二输入负端与所述第二功率端子连接。
4.根据权利要求1或2所述的功率变换装置，其特征在于，所述第一设备的第一输出正端与所述第二功率端子连接，所述第一设备的第一输出负端与所述第一功率端子连接；
所述第二设备的第二输入正端与所述第二功率端子连接，所述第二设备的第二输入负端与所述第三功率端子连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换电路，具体包括：第一电容、第一开关器件、第二开关器件、第一电感以及第二电容，所述第一电容的第一端与第一开关器件的第一端连接，所述第一开关器件的第二端分别与所述第一电感的第一端和所述第二开关器件的第一端连接，所述第一开关器件的第三端用于输入控制第一开关器件状态的信号，所述第二开关器件的第二端分别与所述第一电容的第二端以及第二电容的第一端连接，所述第二开关器件的第三端用于输入控制所述第二开关器件状态的信号，所述第一电感的第二端与所述第二电容的第二端连接；
所述第一正端与所述第一电容的第一端连接，所述第一负端与所述第一电容的第二端连接，所述第二正端与所述第二电容的第一端连接，所述第二负端与所述第二电容的第二端连接；或者，所述第一正端与所述第二电容的第一端连接，所述第一负端与所述第二电容的第二端连接，所述第二正端与所述第一电容的第一端连接，所述第二负端与所述第一电容的第二端连接。
6.根据权利要求1-4任一所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换电路，具体包括：第三电容、第二电感、第三开关器件、第四开关器件以及第四电容，所述第三电容的第一端与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端分别与所述第三开关器件的第一端和所述第四开关器件的第一端连接，所述第三电容的第二端分别与所述第三开关器件的第二端以及所述第四电容的第二端连接，所述第四开关器件的第二端与所述第四电容的第一端连接；所述第三开关器件的第三端用于输入控制所述第三开关器件状态的信号，所述第四开关器件的第三端用于输入控制所述第四开关器件状态的信号；
所述第一正端与所述第三电容的第一端连接，所述第一负端与所述第三电容的第二端连接，所述第二正端与所述第四电容的第一端连接，所述第二负端与所述第四电容的第二端连接；或者，所述第一正端与所述第四电容的第一端连接，所述第一负端与所述第四电容的第二端连接，所述第二正端与所述第三电容的第一端连接，所述第二负端与所述第三电容的第二端连接。
7.根据权利要求1-4任一所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换电路，具体包括：
第五电容、第三电感、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件、第八开关器件以及第六电容，所述第五电容的第一端与所述第五开关器件的第一端连接，所述第五开关器件的第二端与所述第三电感的第一端连接，所述第五开关器件的第二端与所述第六开关器件的第一端连接，所述第六开关器件的第二端与所述第五电容的第二端连接，所述第七开关器件的第一端与所述第六电容的第一端连接，所述第七开关器件的第二端与所述第八开关器件的第一端连接，所述第八开关器件的第二端与所述第六开关器件的第二端连接，所述第八开关器件的第二端还与所述第六电容的第二端连接，所述第三电感的第二端与所述第七开关器件的第一端连接；所述第五开关器件的第三端用于输入控制所述第五开关器件状态的信号，所述第六开关器件的第三端用于输入控制所述第六开关器件状态的信号，所述第七开关器件的第三端用于输入控制所述第七开关器件状态的信号，所述第八开关器件的第三端用于输入控制所述第八开关器件状态的信号；
所述第一正端与所述第五电容的第一端连接，所述第一负端与所述第五电容的第二端连接，所述第二正端与所述第六电容的第一端连接，所述第二负端与所述第六电容的第二端连接；或者，所述第一正端与所述第六电容的第一端连接，所述第一负端与所述第六电容的第二端连接，所述第二正端与所述第五电容的第一端连接，所述第二负端与所述第五电容的第二端连接。
8.根据权利要求1-7任一所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括：三线共模电感，所述三线共模电感包括：第一绕组、第二绕组以及第三绕组，所述第一绕组的同名端与所述第一功率端子连接，所述第二绕组的同名端与所述第二功率端子连接，所述第三绕组的同名端与所述第三功率端子连接；
所述第一绕组的异名端与所述第一正端连接，所述第一负端和/或所述第二负端与所述第二绕组的异名端连接，所述第三绕组的异名端与所述第二正端连接。
9.根据权利要求1-8任一所述的功率变换装置，其特征在于，所述功率变换装置还包括：控制器，用于控制所述功率变换电路中的功率器件关断状态，以调整所述功率变换电路的输出电压。
10.一种储能系统，其特征在于，包括：电池包和如权利要求1-9任一所述的功率变换装置，所述电池包多个串联连接的电池单体，所述功率变换装置与所述电池包连接，用于对输入所述电池包的直流电进行转换处理，和/或，用于对从所述电池包输出的直流电进行转换处理。
11.一种光储系统，其特征在于，包括逆变器、如权利要求1-9任一所述的功率变换装置和电池包，所述功率转换装置用于对来自所述逆变器的电流进行转换，并将转换后的电流输入至所述电池包，和/或，用于将所述电池包的电流进行转换处理，并将转换后的电流输出到电网或负载。
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