CN116365653A - 供电电路、功率转换设备及储能设备 - Google Patents

供电电路、功率转换设备及储能设备 Download PDF

Info

Publication number
CN116365653A
CN116365653A CN202310353994.4A CN202310353994A CN116365653A CN 116365653 A CN116365653 A CN 116365653A CN 202310353994 A CN202310353994 A CN 202310353994A CN 116365653 A CN116365653 A CN 116365653A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
power
conversion
direct current
input
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.)
Pending
Application number
CN202310353994.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张智强
吴东
陈熙
王雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ecoflow Technology Ltd
Original Assignee
Ecoflow Technology Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ecoflow Technology Ltd filed Critical Ecoflow Technology Ltd
Priority to CN202310353994.4A priority Critical patent/CN116365653A/zh
Publication of CN116365653A publication Critical patent/CN116365653A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1566—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本申请属于电源控制技术领域，提供了一种供电电路、功率转换设备及储能设备，由直流输入电路将光伏阵列输入的直流电进行功率转换后，输出额定电压给直流母线，AC/DC变换电路将直流母线上的直流电转换成交流电后由输出接口电路发送给交流设备，第一控制电路在检测到直流母线的母线电压从第一电压值降到第二电压值时发送第一控制指令给DC/DC变换电路，将DC/DC变换电路从当前工作状态切换至放电状态，并按照第一预设转换功率将电池模块输出的直流电进行电压转换后输出给直流母线，从而可以在输入电源和交流设备的用电状态发生变化时，迅速切换DC/DC变换电路的工作状态。

Description

供电电路、功率转换设备及储能设备
技术领域
本申请属于电源控制技术领域，尤其涉及一种供电电路、功率转换设备及储能设备。
背景技术
在一个由多个子系统(subsystem)电路所构成的供电电路中，由于每个子系统电路所提供的供电参数可能不尽相同，从而导致供电电路的输出端的电压存在波动，此时不仅需要电压转换电路，也需要对各个子系统的功率转换进行控制。例如，其中一个子系统为储能设备时，储能设备工作在不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)状态时，需要对输入源进行检测，以根据输入电源的情况切换储能设备的电池模块向外供电，或者根据输入电源对储能设备的电池模块进行充电。
在相关技术中，在多个子系统组成供电电路中，需要针对输入电源和接入负载的情况进行功率转换和供电电源的切换控制。然而，目前在针对各参数进行检测并进行软硬件切换时，存在切换时间较慢，功率输出波动较大，导致功率变换电路损耗增加、用电负载存在安全隐患的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种供电电路、功率转换设备及储能设备，可以解决用电状况发生变化时，供电电源的工作状态在进行切换时切换较慢的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种供电电路，所述供电电路包括AC/DC变换电路、DC/DC变换电路、第一控制电路、输出接口电路和直流输入电路；
所述输出接口电路的输入端连接所述AC/DC变换电路的第一端，所述输出接口电路的输出端用于连接交流设备；所述AC/DC变换电路的第二端通过直流母线与所述DC/DC变换电路的第一端连接，所述DC/DC变换电路的第二端用于与电池模块相连接；所述直流输入电路的输入端连接光伏阵列，所述直流输入电路的输出端与所述直流母线相连接，所述第一控制电路分别与所述直流母线和所述DC/DC变换电路相连接；
所述直流输入电路，用于将所述光伏阵列输入的直流电进行功率转换后，输出额定电压给所述直流母线；
所述AC/DC变换电路，用于将所述直流母线上的直流电转换成交流电后，通过所述输出接口电路发送给所述交流设备；
所述DC/DC变换电路，用于将所述直流母线上的直流电进行电压变换后，给所述电池模块充电；还用于将所述电池模块输出的直流电进行电压变换后，输出给所述直流母线；
所述第一控制电路，用于在检测到所述直流母线的母线电压从第一电压值降到第二电压值时，发送第一控制指令给所述DC/DC变换电路，所述第一控制指令用于控制所述DC/DC变换电路从当前工作状态切换至放电状态，并按照第一预设转换功率将所述电池模块输出的直流电进行电压转换后输出给所述直流母线。
在一个实施例中，所述供电电路还包括与所述AC/DC变换电路连接的第二控制电路；
所述第二控制电路，用于在所述AC/DC变换电路处于将所述直流母线上的直流电转换成交流电后，通过所述输出接口电路发送给所述交流设备的放电状态时，发送第一指示信号给所述第一控制电路；
所述第一控制电路，还用于在接收到所述第一指示信号的情况下，在检测到所述直流母线的母线电压从第一电压值降到第二电压值时，发送所述第一控制指令给所述DC/DC变换电路。
在一个实施例中，所述供电电路还包括主控电路；
所述主控电路，用于根据所述交流设备的需求功率和所述直流输入电路的输入功率生成第二控制指令，将所述第二控制指令发送给所述DC/DC变换电路，所述第二控制指令控制所述DC/DC变换电路的转换功率，以使所述DC/DC变换电路的转换功率和所述直流输入电路的输入功率之和满足所述交流设备的需求功率。
在一个实施例中，所述供电电路还包括交流输入电路和开关电路；所述交流输入电路的输入端用于连接交流电源，所述交流输入电路的输出端与所述开关电路的第一端连接，所述开关电路的第二端分别与所述AC/DC变换电路和所述输出接口电路相连接；
所述主控电路还用于在检测到所述直流输入电路的输入功率小于所述交流设备的需求功率时，生成第一开关控制信号，将所述第一开关控制信号发送至所述开关电路，所述第一开关控制信号用于控制所述开关电路闭合，以将所述交流电源提供的交流功率输出至所述交流设备。
在一个实施例中，所述主控电路还用于在检测到所述直流输入电路的输入功率大于所述交流设备的需求功率时，生成第二开关控制信号和第二控制指令，将所述第二开关控制信号发送至所述开关电路，将所述第二控制指令发送至所述DC/DC变换电路，所述第二开关控制信号用于控制所述开关电路断开；所述第二控制指令用于控制所述DC/DC变换电路从当前工作状态切换至充电状态，以将所述直流母线上的直流电进行电压变换后，给所述电池模块充电。
在一个实施例中，所述第一控制电路还用于在检测到所述直流母线的母线电压降低至第三电压值时，发送所述第一开关控制信号给所述开关电路，且发送第三控制指令给所述DC/DC变换电路，所述第三控制指令用于控制所述DC/DC变换电路进入待机状态；其中，所述第三电压值大于所述第一电压值。
在一个实施例中，所述主控电路还用于在检测到所述直流输入电路的输入功率等于所述交流设备的需求功率时，发送所述第三控制指令给所述DC/DC变换电路。
在一个实施例中，所述第二控制指令为脉冲宽度调制信号；
所述主控电路还用于根据所述DC/DC变换电路的转换功率、所述直流输入电路的输入功率以及所述交流设备的需求功率，调整所述第二控制指令的占空比和频率，以使所述DC/DC变换电路的转换功率和所述直流输入电路的输入功率之和满足所述交流设备的需求功率。
本申请实施例第二方面还提供了一种功率转换设备，所述功率转换设备包括如上述任意一项所述的供电电路。
本申请实施例第三方面还提供了一种储能设备，所述储能设备包括电池模块和如上述任意一项所述的供电电路。
本申请实施例的有益效果：通过输出接口电路、AC/DC变换电路、直流母线、DC/DC变换电路依次连接，由直流输入电路将光伏阵列输入的直流电进行功率转换后，输出额定电压给直流母线，AC/DC变换电路将直流母线上的直流电转换成交流电后由输出接口电路发送给交流设备，通过第一控制电路在检测到直流母线的母线电压从第一电压值降到第二电压值时发送第一控制指令给DC/DC变换电路，将DC/DC变换电路从当前工作状态切换至放电状态，并按照第一预设转换功率将电池模块输出的直流电进行电压转换后输出给直流母线，从而可以在输入电源和交流设备的用电状态发生变化时迅速切换DC/DC变换电路的工作状态，满足了供电电路在用电状态发生变化时需要快速切换的供电需求。
附图说明
图1是本申请一实施例提供的供电电路的结构示意图；
图2是本申请另一实施例提供的供电电路的结构示意图；
图3是本申请又一实施例提供的供电电路的结构示意图；
图4是本申请又一实施例提供的供电电路的结构示意图；
图5是本申请又一实施例提供的供电电路的结构示意图；
图6是本申请一实施例提供的功率转换设备的结构示意图；
图7是本申请一实施例提供的储能设备的结构示意图；
图8是本申请一实施例提供的电池模块的具体电路示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在一个由多个子系统(subsystem)电路所构成的供电电路中，由于每个子系统电路所提供的供电参数可能不尽相同，从而导致供电电路的输出端的电压存在波动，此时不仅需要电压转换电路，也需要对各个子系统的功率转换进行控制。例如，在光伏最大功率追踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)电路或者电池模块接入直流母线时，光伏阵列进行光电转换后输出电压给MPPT电路，MPPT电路通过自身的功率变换电路将该光伏阵列输入的电压进行功率转换后输出给负载或其他电路或电池等。但是当光伏阵列处于弱光条件(如极恶劣的乌云遮挡、早晚弱光照)时，光伏阵列输出较低的电压，该较低的电压能够启动开关电路和功率变换电路工作，但功率变换电路工作时存在一个较大的损耗，导致光伏阵列的输入电压进一步降低到不足以启动开关电路或功率变换电路，从而导致开关电路断开，当开关电路断开后光伏阵列的输入电压会有所回升，会再次启动开关电路和功率变换电路。
由此可见，在多个子系统组成供电电路中，需要针对输入电源和接入负载的情况进行功率转换和供电电源的切换控制，然而，目前在针对各参数进行检测并进行软硬件切换时，存在切换时间较慢，功率输出波动较大，导致功率变换电路损耗增加、用电负载存在安全隐患的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种供电电路，参见图1所示，供电电路包括AC/DC变换电路300、DC/DC变换电路400、第一控制电路110、输出接口电路220和直流输入电路210。
具体的，输出接口电路220的输入端连接AC/DC变换电路300的第一端，输出接口电路220的输出端用于连接交流设备；AC/DC变换电路300的第二端通过直流母线101与DC/DC变换电路400的第一端连接，DC/DC变换电路400的第二端用于与电池模块500相连接；直流输入电路210的输入端连接光伏阵列，直流输入电路210的输出端与直流母线101相连接，第一控制电路110分别与直流母线101和DC/DC变换电路400相连接。
在本实施例中，直流输入电路210用于将光伏阵列输入的直流电进行功率转换后，输出额定电压给直流母线101。AC/DC变换电路300用于将直流母线101上的直流电转换成交流电后，通过输出接口电路220发送给交流设备。DC/DC变换电路400用于将直流母线101上的直流电进行电压变换后，给电池模块500充电，另外，DC/DC变换电路400还用于将电池模块500输出的直流电进行电压变换后，输出给直流母线101，第一控制电路110用于在检测到直流母线101的母线电压从第一电压值降到第二电压值时，发送第一控制指令给DC/DC变换电路400，第一控制指令用于控制DC/DC变换电路400从当前工作状态切换至放电状态，并按照第一预设转换功率将电池模块500输出的直流电进行电压转换后输出给直流母线101。
在本实施例中，直流输入电路210、AC/DC变换电路300、DC/DC变换电路400均与直流母线101连接，光伏阵列通过直流输入电路210接入至直流母线101，第一控制电路110对直流母线101上的母线电压进行检测，当母线电压的电压值由第一电压值下降至第二电压值时，此时表示光伏阵列的输出功率下降，AC/DC变换电路300的第一端连接的输出接口电路220的电压下降，此时第一控制电路110向DC/DC变换电路400发送第一控制指令给DC/DC变换电路400，该第一控制指令用于控制DC/DC变换电路400从当前工作状态切换至放电状态，并使DC/DC变换电路400按照第一预设转换功率将电池模块500输出的直流电进行电压转换后输出给直流母线101，从而通过迅速切换DC/DC变换电路400的工作状态满足交流设备的需求功率。
在一个实施例中，直流输入电路210可以为MPPT(Maximum Power PointTracking，最大功率点跟踪)电路，该光伏阵列经过光电转换后的电能经过该MPPT电路进行追踪及升压或者降压后输入至该直流母线101。需要说明的是，该MPPT电路用于实现对该光伏阵列进行最大功率点追踪处理以及升降压处理。因为直流母线101的电压为高压状态，为了使光伏阵列输出的电能能够接入该直流母线101，因此MPPT电路需要在对该光伏阵列进行MPPT追踪后，还要进行升压(光伏阵列输出的电压低于直流母线101电压)或者降压(光伏阵列输出的电压大于该母线电压)处理。
在一个实施例中，第一控制指令可以包括至少一个脉宽调制信号，至少一个脉宽调制信号与DC/DC变换电路400中的开关管的控制端一一对应连接，从而通过控制开关管的开关状态，将DC/DC变换电路400从当前工作状态切换至放电状态。
在一个具体应用实施例中，通过调节脉宽调制信号的占空比，可以调节DC/DC变换电路400的转换功率，例如，第一控制电路发送第一控制指令(至少一个脉宽调制信号)至DC/DC变换电路400，则DC/DC变换电路400按照第一预设转换功率将电池模块500输出的直流电进行电压转换后输出给直流母线101，该第一预设转换功率的大小可以由脉宽调制信号的占空比确定，从而可以在输入电源和交流设备的用电状态发生变化时，迅速切换DC/DC变换电路400的工作状态，满足了供电电路在用电状态发生变化时需要快速切换的供电需求。
在一个实施例中，供电电路还包括与直流母线101连接的母线电容，通过在正直流母线和负直流母线之间设置母线电容，可以避免直流母线101上的电压出现快速变化。
在一个实施例中，参见图2所示，本实施例中的供电电路还包括与AC/DC变换电路300连接的第二控制电路120。
第二控制电路120用于在AC/DC变换电路300处于将直流母线101上的直流电转换成交流电后，通过输出接口电路220发送给交流设备的放电状态时，发送第一指示信号给第一控制电路110；第一控制电路110还用于在接收到第一指示信号的情况下，在检测到直流母线101的母线电压从第一电压值降到第二电压值时，发送第一控制指令给DC/DC变换电路400。
在本实施例中，光伏阵列通过直流输入电路210接入至直流母线101，AC/DC变换电路300处于放电状态时，其将直流母线101上的直流电转换成交流电输出至输出接口电路220，然后由输出接口电路220将交流电输出至交流设备，此时第二控制电路120向第一控制电路110发送第一指示信号，第一控制电路110基于该第一指示信号检测直流母线101的母线电压，并在母线电压从第一电压值降到第二电压值时，发送第一控制指令给DC/DC变换电路400。在一个实施例中，AC/DC变换电路300处于放电状态，将直流母线101上的直流电转换为交流电输出至交流设备时，则第二控制电路120向第一控制电路110发送第一指示信号，该第一指示信号用于指示AC/DC变换电路300处于放电状态，此时若直流母线101上的母线电压从第一电压值降到第二电压值，则判定直流输入电路210输入至直流母线101上的功率小于交流设备的需求功率，此时第一控制电路110发送第一控制指令给DC/DC变换电路400，DC/DC变换电路400的工作状态从当前工作状态切换至放电状态，DC/DC变换电路400按照第一预设转换功率将电池模块500输出的直流电进行电压转换后输出给直流母线101，
在一个实施例中，第一指示信号通过第一控制电路110和第二控制电路120之间的信号接口传输，第一指示信号可以为高电平，当第一控制电路110与第二控制电路120之间的信号接口发生电平翻转，其电平由低电平转换为高电平，此时，第一控制电路110基于信号接口的高电平获知AC/DC变换电路300处于放电状态，若直流母线101上的母线电压从第一电压值降到第二电压值，则判定直流输入电路210输入至直流母线101上的功率小于交流设备的需求功率，若第一控制电路110和第二控制电路120之间的信号接口的电平为低电平，则表示AC/DC变换电路300处于非放电状态(例如待机状态)，此时第一控制电路110即使检测到直流母线101上的母线电压从第一电压值降到第二电压值，第一控制电路110也无需发送第一控制指令给DC/DC变换电路400。
在一个实施例中，若输出接口电路220所连接的交流设备不需要供电，则此时AC/DC变换电路300处于待机状态，直流输入电路210停止输入直流电至直流母线101，此时第一控制电路110和第二控制电路120之间的信号接口的电平为低电平，表示AC/DC变换电路300处于非放电状态(例如待机状态)，若第一控制电路110在检测到直流母线101的母线电压从第一电压值降到第二电压值时，则无需发送第一控制指令给DC/DC变换电路400，DC/DC变换电路400维持当前的工作状态，DC/DC变换电路400的工作状态无需切换，此时电池模块500无需对外放电。
在一个实施例中，第一电压值的电压范围可以为400V-410V。
在一个实施例中，第二电压值的电压范围可以为350V-390V。
在一个实施例中，参见图3所示，供电电路还包括主控电路600。
具体的，主控电路600用于根据交流设备的需求功率和直流输入电路210的输入功率生成第二控制指令，将第二控制指令发送给DC/DC变换电路400，第二控制指令控制DC/DC变换电路400的转换功率，以使DC/DC变换电路400的转换功率和直流输入电路210的输入功率之和满足交流设备的需求功率。
在本实施例中，交流设备连接于输出接口电路220的输出端，直流输入电路210的输入端连接光伏阵列，主控电路600基于交流设备的需求功率和直流输入电路210的输入功率生成第二控制指令至DC/DC变换电路400，即由交流设备的需求功率和直流输入电路210的输入功率确定DC/DC变换电路400的转换功率，使得DC/DC变换电路400的转换功率和直流输入电路210的输入功率之和满足交流设备的需求功率，可以避免DC/DC变换电路400按照固定功率转换导致的能耗损失。
在一个实施例中，第二控制指令可以为至少一个脉宽调制信号，至少一个脉宽调制信号与DC/DC变换电路400中的开关管的控制端一一对应连接，从而通过控制开关管的开关状态调整DC/DC变换电路400的转换功率。
在一个实施例中，参见图4所示，供电电路还包括交流输入电路230和开关电路231。
具体的，交流输入电路230的输入端用于连接交流电源，交流输入电路230的输出端与开关电路231的第一端连接，开关电路231的第二端分别与AC/DC变换电路300和输出接口电路220相连接。
在本实施例中，主控电路600还用于在检测到直流输入电路210的输入功率小于交流设备的需求功率时，生成第一开关控制信号，将第一开关控制信号发送至开关电路231，第一开关控制信号用于控制开关电路231闭合，以将交流电源提供的交流功率输出至交流设备。
在本实施例中，交流电源通过交流输入电路230、开关电路231连接至输出接口电路220。当光伏阵列的输出功率减弱时，此时直流输入电路210的输入功率小于交流设备的需求功率，主控电路600通过输出第一开关控制信号至开关电路231，控制开关电路231闭合，使得交流电源接入输出接口电路220，由交流电源提供的交流功率输出至交流设备，此时优先由光伏阵列与交流电源对交流设备供电，避免电池模块500在外部电网上电时的充放电损耗，延长电池模块500的工作时间。
在一个实施例中，主控电路600还用于在检测到直流输入电路210的输入功率大于交流设备的需求功率时，生成第二开关控制信号和第二控制指令，将第二开关控制信号发送至开关电路231，将第二控制指令发送至DC/DC变换电路400，第二开关控制信号用于控制开关电路231断开；第二控制指令用于控制DC/DC变换电路400从当前工作状态切换至充电状态，以将直流母线101上的直流电进行电压变换后，给电池模块500充电。
在本实施例中，当直流输入电路210的输入功率大于交流设备的需求功率时，主控电路600向开关电路231发送第二开关控制信号以控制开关电路231断开，此时交流电源停止向输出接口电路220供电，同时主控电路600向DC/DC变换电路400发送第二控制指令，控制DC/DC变换电路400从当前工作状态切换至充电状态，以将直流母线101上的直流电进行电压变换后，给电池模块500充电，使得光伏阵列的输出功率较大时充分利用光伏电能对交流设备和电池模块500供电。
在一个实施例中，第一控制电路110还用于在检测到直流母线101的母线电压降低至第三电压值时，发送第一开关控制信号给开关电路231，且发送第三控制指令给DC/DC变换电路400，第三控制指令用于控制DC/DC变换电路400进入待机状态；其中，第三电压值大于第一电压值。
在本实施例中，直流母线101的母线电压处于第三电压值时，该第三电压值大于第一电压值，光伏阵列的输出功率减弱，此时直流输入电路210的输入功率小于交流设备的需求功率，主控电路600通过输出第一开关控制信号至开关电路231，制开关电路231闭合，使得交流电源接入输出接口电路220，由交流电源提供的交流功率输出至交流设备，同时主控电路600向DC/DC变换电路400发送第三控制指令控制DC/DC变换电路400进入待机状态，此时优先由光伏阵列与交流电源对交流设备供电，避免电池模块500在外部电网上电时的充放电损耗，延长电池模块500的使用寿命。
在一个实施例中，第三电压值的电压范围可以为410-450V。
在一个实施例中，主控电路600还用于在检测到直流输入电路210的输入功率等于交流设备的需求功率时，发送第三控制指令给DC/DC变换电路400。
在本实施例中，若直流输入电路210的输入功率等于交流设备的需求功率时，此时主控电路600向DC/DC变换电路400发送第三控制指令控制DC/DC变换电路400进入待机状态，同时无需交流电源供电，开关电路231断开。
在一个实施例中，供电电路的优先级为MPPT电路＞交流电源＞电池模块500，当直流输入电路210有功率输出时，即MPPT电路有功率输出时，优先使用该MPPT电路的电能对接入的交流负载进行供电。即AC/DC变换电路300将直流母线101上的直流电转换成交流电后，通过输出接口电路220发送给交流设备，该MPPT输出的电能直接通过AC/DC变换电路300给输出接口电路220连接的交流设备供电。
在一个实施例中，当MPPT电路无法满足交流设备的需求功率时，将控制外部接入的市电(交流电源)给交流设备供电。当MPPT电路或者市电掉电、或者是市电、MPPT电路无法满足接入交流设备的需求功率时，将启动DC/DC变换电路400切换至放电状态，将电池模块500输出的直流电进行电压变换后，输出给直流母线101，再由AC/DC变换电路300将直流母线101上的直流电转换成交流电后，通过输出接口电路220发送给交流设备。
在一个实施例中，第一控制电路110和第二控制电路120可以仅仅由开关管组成的控制电路，例如，在检测到掉电时先进入预设放电程序，该放电程序为预先设置，用于控制AC/DC变换电路300或者DC/DC变换电路400输出额定的功率。
在一个实施例中，第二控制指令为脉冲宽度调制信号。
在本实施例中，主控电路600还用于根据DC/DC变换电路400的转换功率、直流输入电路210的输入功率以及交流设备的需求功率，调整第二控制指令的占空比和频率，以使DC/DC变换电路400的转换功率和直流输入电路210的输入功率之和满足交流设备的需求功率。
在本实施例中，主控电路600通过设置第二控制指令的占空比和频率对AC/DC变换电路300的输出功率进行调节，使得DC/DC变换电路400的转换功率和直流输入电路210的输入功率之和满足交流设备的需求功率，避免AC/DC变换电路300的输出功率过高或者过低导致输出接口电路220连接的交流设备出现工作异常或者器件损坏的问题。
参考图6所示，本申请实施例还提供了一种功率转换设备700，包括壳体710、输出接口720以及上述任一项实施例中的供电电路；供电电路设置于壳体710内；输出接口720用于连接负载；输出接口720连接于供电电路的输出端。
在本实施例中，壳体710一般指的是功率转换设备700的外壳，对功率转换设备700内的电路起到保护的作用，通过将上述的供电电路应用到功率转换设备700中，可以极大的提升功率转换设备700应用场景。
本申请实施例还提供了一种储能设备，参见图7所示，储能设备包括电池模块500和如上述任意一项的供电电路。
在本实施例中，电池模块500通过AC/DC变换电路300、DC/DC变换电路400连接至输出接口电路220，此时电池模块500和直流输入电路210均作为输出接口电路220的供电支路，第一控制电路110和第二控制电路120根据直流输入电路210的输入功率和输出接口电路220所连接交流设备的需求功率确定AC/DC变换电路300、DC/DC变换电路400的工作状态，确定对电池模块500的充电、放电以及待机的控制。
在一个实施例中，储能设备还可以包括并网接口电路，储能设备可以通过该并网接口电路用于与其他储能设备相连接。
在一个实施例中，参见图8所示，电池模块500包括第一开关S1、第二开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2以及电池模组BAT。
具体的，DC/DC变换电路400通过第一正极端P+和第一负极端P-与电池模块500中的电源管理系统(BMS)连接，第一开关S1、第二开关S2、第一二极管D1、第二二极管D2组成电源管理系统，第一开关S1的第一端与第一二极管D1的阳极共接于电池模组BAT的正极B+，第一开关S1的第二端、第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极以及第二开关S2的第一端共接，第二二极管D2的阳极与第二开关S2的第二端共接第一正极端P+，电池模组BAT的负极B-连接第一负极端P-。
在本实施例中，主控电路600可以通过控制第一开关S1和第二开关S2的开关状态控制电池模组BAT的充电、放电以及待机切换。例如，当为电池模组BAT充电时，可以先控制第一开关S1闭合，第二开关S2断开，此时实现了向电池模组BAT进行预充电，然后可以在检测当第一正极端P+处位置的电压大于正极B+位置处的电压，此时控制第一开关S1、第二开关S2均闭合，实现对电池模组BAT的充电。当需要电池模组BAT放电时，可以先控制第一开关S1断开，第二开关S2闭合，此时电池模组BAT实现了预放电，当检测到第一正极端P+处位置的电压小于正极B+位置处的电压时，控制第一开关S1、第二开关S2均闭合，实现了电池模组BAT的放电。当控制第一开关S1和第二开关S2均断开时，此时电池模组BAT处于待机状态。
在一个实施例中，第一开关S1和第二开关S2可以为继电器或者MOS管等开关器件。
本申请实施例还提供了一种供电系统，供电系统包括光伏阵列及储能设备以及如上述的供电电路。
具体的，光伏阵列与供电电路中的直流输入电路210连接，光伏阵列用于进行光电转换后输出电压至直流输入电路210，储能设备作为负载与供电电路的输出端连接。
通过将本实施例中的供电电路应用供电系统中，可以提升供电系统的稳定性。例如，供电电路中的主控电路可以对开关电路和功率变换电路的精准控制，大幅避免了光伏阵列处于弱光条件时，开关电路和功率变换电路反复开关，对开关电路和功率变换电路造成损耗，并避免了因为功率变换电路频繁启动导致与其连接的后级电路损坏的问题。
本申请实施例的有益效果：通过输出接口电路、AC/DC变换电路、直流母线、DC/DC变换电路依次连接，由直流输入电路将光伏阵列输入的直流电进行功率转换后，输出额定电压给直流母线，AC/DC变换电路将直流母线上的直流电转换成交流电后由输出接口电路发送给交流设备，通过第一控制电路在检测到直流母线的母线电压从第一电压值降到第二电压值时发送第一控制指令给DC/DC变换电路，将DC/DC变换电路从当前工作状态切换至放电状态，并按照第一预设转换功率将电池模块输出的直流电进行电压转换后输出给直流母线，从而可以在输入电源和交流设备的用电状态发生变化时迅速切换DC/DC变换电路的工作状态，满足了供电电路的快速切换。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电电路，其特征在于，所述供电电路包括AC/DC变换电路、DC/DC变换电路、第一控制电路、输出接口电路和直流输入电路；
所述输出接口电路的输入端连接所述AC/DC变换电路的第一端，所述输出接口电路的输出端用于连接交流设备；所述AC/DC变换电路的第二端通过直流母线与所述DC/DC变换电路的第一端连接，所述DC/DC变换电路的第二端用于与电池模块相连接；所述直流输入电路的输入端连接光伏阵列，所述直流输入电路的输出端与所述直流母线相连接，所述第一控制电路分别与所述直流母线和所述DC/DC变换电路相连接；
所述直流输入电路，用于将所述光伏阵列输入的直流电进行功率转换后，输出额定电压给所述直流母线；
所述AC/DC变换电路，用于将所述直流母线上的直流电转换成交流电后，通过所述输出接口电路发送给所述交流设备；
所述DC/DC变换电路，用于将所述直流母线上的直流电进行电压变换后，给所述电池模块充电；还用于将所述电池模块输出的直流电进行电压变换后，输出给所述直流母线；
所述第一控制电路，用于在检测到所述直流母线的母线电压从第一电压值降到第二电压值时，发送第一控制指令给所述DC/DC变换电路，所述第一控制指令用于控制所述DC/DC变换电路从当前工作状态切换至放电状态，并按照第一预设转换功率将所述电池模块输出的直流电进行电压转换后输出给所述直流母线。
2.如权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括与所述AC/DC变换电路连接的第二控制电路；
所述第二控制电路，用于在所述AC/DC变换电路处于将所述直流母线上的直流电转换成交流电后，通过所述输出接口电路发送给所述交流设备的放电状态时，发送第一指示信号给所述第一控制电路；
所述第一控制电路，还用于在接收到所述第一指示信号的情况下，在检测到所述直流母线的母线电压从第一电压值降到第二电压值时，发送所述第一控制指令给所述DC/DC变换电路。
3.如权利要求1或2所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括主控电路；
所述主控电路，用于根据所述交流设备的需求功率和所述直流输入电路的输入功率生成第二控制指令，将所述第二控制指令发送给所述DC/DC变换电路，所述第二控制指令控制所述DC/DC变换电路的转换功率，以使所述DC/DC变换电路的转换功率和所述直流输入电路的输入功率之和满足所述交流设备的需求功率。
4.如权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括交流输入电路和开关电路；所述交流输入电路的输入端用于连接交流电源，所述交流输入电路的输出端与所述开关电路的第一端连接，所述开关电路的第二端分别与所述AC/DC变换电路和所述输出接口电路相连接；
所述主控电路还用于在检测到所述直流输入电路的输入功率小于所述交流设备的需求功率时，生成第一开关控制信号，将所述第一开关控制信号发送至所述开关电路，所述第一开关控制信号用于控制所述开关电路闭合，以将所述交流电源提供的交流功率输出至所述交流设备。
5.如权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述主控电路还用于在检测到所述直流输入电路的输入功率大于所述交流设备的需求功率时，生成第二开关控制信号和第二控制指令，将所述第二开关控制信号发送至所述开关电路，将所述第二控制指令发送至所述DC/DC变换电路，所述第二开关控制信号用于控制所述开关电路断开；所述第二控制指令用于控制所述DC/DC变换电路从当前工作状态切换至充电状态，以将所述直流母线上的直流电进行电压变换后，给所述电池模块充电。
6.如权利要求5所述的供电电路，其特征在于，所述第一控制电路还用于在检测到所述直流母线的母线电压降低至第三电压值时，发送所述第一开关控制信号给所述开关电路，且发送第三控制指令给所述DC/DC变换电路，所述第三控制指令用于控制所述DC/DC变换电路进入待机状态；其中，所述第三电压值大于所述第一电压值。
7.如权利要求6所述的供电电路，其特征在于，所述主控电路还用于在检测到所述直流输入电路的输入功率等于所述交流设备的需求功率时，发送所述第三控制指令给所述DC/DC变换电路。
8.如权利要求3所述的供电电路，其特征在于，所述第二控制指令为脉冲宽度调制信号；
所述主控电路还用于根据所述DC/DC变换电路的转换功率、所述直流输入电路的输入功率以及所述交流设备的需求功率，调整所述第二控制指令的占空比和频率，以使所述DC/DC变换电路的转换功率和所述直流输入电路的输入功率之和满足所述交流设备的需求功率。
9.一种功率转换设备，其特征在于，所述功率转换设备包括如权利要求1至8任意一项所述的供电电路。
10.一种储能设备，其特征在于，所述储能设备包括电池模块和如权利要求1至8任意一项所述的供电电路。
CN202310353994.4A 2023-03-31 2023-03-31 供电电路、功率转换设备及储能设备 Pending CN116365653A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310353994.4A CN116365653A (zh) 2023-03-31 2023-03-31 供电电路、功率转换设备及储能设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310353994.4A CN116365653A (zh) 2023-03-31 2023-03-31 供电电路、功率转换设备及储能设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116365653A true CN116365653A (zh) 2023-06-30

Family

ID=86920705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310353994.4A Pending CN116365653A (zh) 2023-03-31 2023-03-31 供电电路、功率转换设备及储能设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116365653A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117318242A (zh) * 2023-10-23 2023-12-29 如果新能源科技(江苏)股份有限公司 功率变换装置、功率变换装置的控制方法、储能系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112994105A (zh) * 2021-03-25 2021-06-18 华为技术有限公司 一种光伏发电系统、功率控制装置及储能系统
CN115347806A (zh) * 2022-08-23 2022-11-15 深圳市正浩创新科技股份有限公司 供电电路的控制方法、供电电路及储能设备

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112994105A (zh) * 2021-03-25 2021-06-18 华为技术有限公司 一种光伏发电系统、功率控制装置及储能系统
CN115347806A (zh) * 2022-08-23 2022-11-15 深圳市正浩创新科技股份有限公司 供电电路的控制方法、供电电路及储能设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117318242A (zh) * 2023-10-23 2023-12-29 如果新能源科技(江苏)股份有限公司 功率变换装置、功率变换装置的控制方法、储能系统
CN117318242B (zh) * 2023-10-23 2024-03-29 如果新能源科技(江苏)股份有限公司 功率变换装置、功率变换装置的控制方法、储能系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2793352B1 (en) Power supply system and power conditioner for charging and discharging
US8901889B2 (en) Discharge control apparatus and discharge control method
EP2485375B1 (en) Power distribution system
CN104092278A (zh) 应用于光伏储能系统的能量管理方法
CN109037738B (zh) 一种兆瓦级全钒液流电池系统装置的黑启动方法
KR20110068640A (ko) 에너지 관리 시스템 및 이의 제어 방법
CN102468755B (zh) 一种新能源供电系统控制器装置和控制方法
CN114899913A (zh) 一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法
CN116247778A (zh) 供电电路的控制方法及储能设备
JP2013042627A (ja) 直流電源制御装置および直流電源制御方法
CN114928102B (zh) 一种分布式储能光伏智能发电系统
KR101380530B1 (ko) 계통 연계형 에너지 저장 시스템
US20230402863A1 (en) Energy System and Charging and Discharging Control Method
CN116365653A (zh) 供电电路、功率转换设备及储能设备
KR101849664B1 (ko) 태양광 발전 장치 연계형 전력공급장치 및 그 동작방법
KR20190062812A (ko) 에너지 저장 시스템
JP2021027749A (ja) 充放電制御装置およびそれを備えたバッテリ並びに直流給電システム
CN118100239A (zh) 一种光伏储能系统的运行方法及系统
CN203466613U (zh) 一种兼容多种储能系统的户用离网光储互补发电系统
CN109861200B (zh) 离网黑启动的光储直流电网系统及其运行方法
CN218183067U (zh) 一种具有mppt与ups功能的太阳能供电装置
CN112994055A (zh) 存储介质、光伏发电系统及其控制方法
CN213185554U (zh) 一种电池管理电路及电池管理控制系统
EP3487034B1 (en) Power conversion system, power supply system, and power conversion apparatus
CN216121816U (zh) 一种混合储能电源装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination