CN117458830A - 电源变换装置及供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电源变换装置及供电系统，涉及电源领域，谐振DC/DC变换器和非隔离升压DC/DC变换器的输入端并联，输出端串联，并且在其输入电压位于第一电压范围时，控制非隔离升压DC/DC变换器的增益为1，谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作；在其输入电压位于第二电压范围时，控制非隔离升压DC/DC变换器的增益大于1，谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作，且谐振DC/DC变换器承受的功率大于非隔离升压DC/DC变换器承受的功率，其中第二电压范围内的电压值小于第一电压范围内的电压值。可使得电源变换装置的输出电压可调，且效率高、体积小、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其是电源变换装置及供电系统。
背景技术
低压蓄电池系统、微型逆变器系统等用于将低压蓄电池或光伏组件(电压如在40V左右)的电转换为电网或交流负载可以用的电。目前，这种低压蓄电池系统、微型逆变器系统成为很受市场欢迎的产品，尤其是在欧美国家。
低压蓄电池系统、微型逆变器系统等需要将低压蓄电池或光伏组件(电压如在40V左右)的电压经升压电路升压后，经后级的逆变器逆变成交流电。升压电路需要高升压增益，将输入电压升压到400V才能为后级逆变器并网发电提供足够的电压。
在低压蓄电池系统、微型逆变器系统中，BOOST，buck-BOOST是典型的非隔离型升压拓扑，其使用电感存储能量再利用电感的电流源特性将输出电压抬高。可参阅图1所示的现有的典型非隔离微型逆变器系统框图示意图，光伏组件PV或蓄电池Bat110、BOOST120和逆变器130依次级联，形成低压蓄电池系统、微型逆变器系统。这也是目前主流的非隔离低压蓄电池系统、微型逆变器系统。其安规距离、机壳设计以及结构设计等都已形成完整、系统的认证标准，因此易于市场化。设计者在设计时也可参考这套认证标准来设计，而确保产品符合各国认证标准，避免人力、物力、财力等的浪费。
然而，这种使用电感电流储能再释放能量的升压方式，主动开关的关断点都是储能电流的最高点，因此关断损耗比较大，如果要较高的升压，需要很大的占空比。再就是这种储能，再释放能量给负载或电网的方式，存在一个能量传输的滞后。硬开关加上滞后性，在高增益的应用场合，拓扑的转换效率低，控制带宽低。
另一种升压电路使用高频变压器作为升压的主要器件，利用变压器匝比来提升输出电压。可参阅图2所示的现有的典型隔离微型逆变器系统框图示意图，光伏组件PV或蓄电池Bat210、隔离变换器220和逆变器230依次级联，形成低压蓄电池系统、微型逆变器系统。典型的可以升压的隔离变换器拓扑有flyback，LLC，移相全桥等。而这么多年的发展已经成为行业共识的LLC电路是隔离型电路里面损耗最低，转换效率最高的。主要的原因是因为励磁电流软开通和励磁电流软关断，因此开关损耗都非常小。而Flyback、移相全桥等电路同传统PWM电路类似，即使有机会实现软开通也必然存在大电流下的硬关断，损耗较高，效率不如LLC。因此目前LLC是公认的转换效率最高的拓扑。
然而，对于低压蓄电池系统、微型逆变器系统等，蓄电池和光伏组件除了电压低以外，还有一个非常大的特点是电压范围宽。如对于48V的蓄电池，能量释放到最后差不多在42V，浮充电压最高会达到55V。对于单块600W的光伏组件，最大功率电压可以低到35V，而开路电压在低温情况下有可能达到60V。宽的输入电压意味着需要宽范围的电压增益，这对LLC是不利的。因为这需要LLC工作在较宽的开关频率范围内，若希望控制器所能提供的开关频率范围增大，以及LLC中开关管所能承受的开关频率范围增大，则需要更高性能的控制器或开关器件，这无疑增加LLC的成本。另一方面，更宽的开关频率范围会使得器件运行在极限状态，而导致器件性能较差，如对其它器件的干扰更大，而导致变换器可靠性差。并且同时也导致器件损耗随之增加,从而降低变换器效率，因此LLC只有工作在谐振点时效率才最高。
如何能同时解决高升压，高效率，还有宽的增益范围，成为业界研究的重点。
发明内容
本发明提出一种电源变换装置，包括：谐振DC/DC变换器，用于将其输入端接收的输入电压变换为其输出端输出的第一输出电压；非隔离升压DC/DC变换器，其输入端与所述谐振DC/DC变换器的输入端并联，其输出端与所述谐振DC/DC变换器的输出端串联，用于将所述输入电压变换为其输出端输出的第二输出电压；控制器，用于输出开关控制信号，以控制所述谐振DC/DC变换器和所述非隔离升压DC/DC变换器工作在第一工作模式或第二工作模式，其中：在第一工作模式中，在所述输入电压位于第一电压范围时，控制所述非隔离升压DC/DC变换器的增益为1，所述谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作；在第二工作模式中，在所述输入电压位于第二电压范围时，控制所述非隔离升压DC/DC变换器的增益大于1，所述谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作，且所述谐振DC/DC变换器承受的功率大于所述非隔离升压DC/DC变换器承受的功率，其中所述第二电压范围内的电压值小于所述第一电压范围内的电压值。
更进一步的，所述非隔离升压DC/DC变换器为BOOST电路。
更进一步的，在所述第一工作模式中，所述控制器控制所述BOOST电路中的开关管一直处于关闭状态。
更进一步的，在所述第二工作模式中，所述控制器输出PWM开关控制信号至所述BOOST电路中的开关管的控制端，控制所述BOOST电路中的开关管处于高频开关状态。
更进一步的，所述BOOST电路工作在CCM模式。
更进一步的，所述谐振DC/DC变换器为LLC谐振变换器。
更进一步的，所述输入电压由蓄电池或光伏组件提供。
更进一步的，所述输入电压的范围为30V～60V。
更进一步的，通过控制所述BOOST电路内开关管的占空比来实现对所述BOOST电路和所述谐振DC/DC变换器承受的功率配比的控制。
更进一步的，所述非隔离升压DC/DC变换器承受的功率占所述电源变换装置总功率的9％～30％。
本申请还提供一种供电系统，包括：光伏组件或蓄电池；非隔离直流变换器，包括：谐振DC/DC变换器，其输入端连接所述光伏组件或蓄电池，接收所述光伏组件或蓄电池提供的输入电压，用于将所述输入电压变换为其输出端输出的第一输出电压；非隔离升压DC/DC变换器，其输入端连接所述光伏组件或蓄电池，接收所述光伏组件或蓄电池提供的所述输入电压，用于将所述输入电压变换为其输出端输出的第二输出电压，其中所述非隔离升压DC/DC变换器的输出端与所述谐振DC/DC变换器的输出端串联形成非隔离直流变换器的输出端；逆变器，其输入端连接所述非隔离直流变换器的输出端，用于将所述非隔离直流变换器输出的直流电逆变为交流电。
更进一步的，所述谐振DC/DC变换器和所述非隔离升压DC/DC变换器工作在第一工作模式或第二工作模式，其中：在第一工作模式中，在所述输入电压位于第一电压范围时，控制所述非隔离升压DC/DC变换器的增益为1，所述谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作；在第二工作模式中，在所述输入电压位于第二电压范围时，控制所述非隔离升压DC/DC变换器的增益大于1，所述谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作，且所述谐振DC/DC变换器承受的功率大于所述非隔离升压DC/DC变换器承受的功率，其中所述第二电压范围内的电压值小于所述第一电压范围内的电压值。
附图说明
图1为现有的典型非隔离微型逆变器系统框图示意图。
图2为现有的典型隔离微型逆变器系统框图示意图。
图3为本发明一实施例的电源变换装置示意图。
图4为本申请一实施例的采用图3所示的电源变换装置的供电系统示意图。
图5为本申请一实施例的供电系统示意图。
图6为本申请一实施例的图5中的供电系统工作在第一工作模式时的示意图。
图7为本申请一实施例的图5中的供电系统工作在第二工作模式时的示意图。
图8为本申请一实施例的图3中的电源变换装置的电路示意图。
图9为本申请一实施例的供电系统示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例中，在于提供一种电源变换装置，其可应用于低压蓄电池系统、微型逆变器系统等中，具体的，请参阅图3所示的本发明一实施例的电源变换装置示意图，电源变换装置包括：
谐振DC/DC变换器421，包括输入端和输出端，用于将其输入端接收的输入电压Vin变换为其输出端输出的第一输出电压Vout1；
非隔离升压DC/DC变换器422，其输入端与所述谐振DC/DC变换器421的输入端并联，用于将所述输入电压Vin变换为其输出端输出的第二输出电压Vout2，其中非隔离升压DC/DC变换器422的输出端与所述谐振DC/DC变换器421的输出端串联，以形成电源变换装置的输出端；
控制器500，用于输出开关控制信号，以控制谐振DC/DC变换器421和非隔离升压DC/DC变换器422工作在第一工作模式或第二工作模式，其中：
在第一工作模式中，在输入电压Vin位于第一电压范围时，控制非隔离升压DC/DC变换器422的增益为1，谐振DC/DC变换器421以其谐振频率工作；
在第二工作模式中，在输入电压Vin位于第二电压范围时，控制非隔离升压DC/DC变换器422的增益大于1，谐振DC/DC变换器421以其谐振频率工作，且谐振DC/DC变换器421承受的功率大于非隔离升压DC/DC变换器422承受的功率，其中第二电压范围内的电压值小于第一电压范围内的电压值。
对于低压蓄电池系统、微型逆变器系统，可参阅图4所示的本申请一实施例的采用图3所示的电源变换装置的供电系统示意图，谐振DC/DC变换器421和非隔离升压DC/DC变换器422的输入端连接光伏组件PV或蓄电池Bat410，谐振DC/DC变换器421和非隔离升压DC/DC变换器422的输出端串联后向逆变器430，提供其输出电压Vout给逆变器430作为逆变器430的输入电压。其输入电压Vin由光伏组件PV或蓄电池Bat410提供，我们知道光伏组件PV或蓄电池Bat410可提供的电压范围较宽，如其范围可能在30V～50V，或甚至更宽如30V～60V。对于低压蓄电池系统、微型逆变器系统等，逆变器430的输入电压希望到400V才能为逆变器并网发电提供足够的电压，一般情况下，希望逆变器430的输入电压在400V至600V之间。也即存在输入电压为低压、宽范围，输出电压为高压、需要一定的调节范围的特点。并且由于谐振DC/DC变换器421和非隔离升压DC/DC变换器422的输出电压串联，则两者的电流相等，其承受的功率配比可通过控制两者的输出电压配比来实现。
如上所述，本申请将非隔离升压DC/DC变换器422与所述谐振DC/DC变换器421组合，将两者的输入端并联，则两变换器均可对同一输入电压进行变换。将两者的输出端串联，则电源变换装置的输出电压Vout为谐振DC/DC变换器421的输出电压Vout1与非隔离升压DC/DC变换器422的输出电压Vout2之和。
并且在两种工作模式下，谐振DC/DC变换器421以其谐振频率工作，具有高增益(增益不可调)、高效率的优点，非隔离升压DC/DC变换器422的增益可调。则两者组合，可以获得高于电网电压的高压，并且通过控制非隔离升压DC/DC变换器422的增益，小范围调整整个电路的高压输出，满足并网电压。
具体的，在输入电压Vin较大时的第一电压范围时，控制器500控制非隔离升压DC/DC变换器422的增益为1，谐振DC/DC变换器421以其谐振频率工作。非隔离升压DC/DC变换器422的增益为1，也即非隔离升压DC/DC变换器422直通，其将输入电压Vin直接传递到输出端，形成输出电压值为Vin的输出电压Vout2。此时非隔离升压DC/DC变换器422不工作，也即不斩波，则几乎无损耗，其效率达到最高，可到99％甚至更高。谐振DC/DC变换器421以其谐振频率工作，我们知道当谐振DC/DC变换器421以其谐振频率工作时，其效率最高，可达到98.5％。
以谐振DC/DC变换器421的增益选择10，输入电压此时为45V为例，非隔离升压DC/DC变换器422的增益为1，则其提供的输出电压Vout2为45V，谐振DC/DC变换器421提供的输出电压Vout1为450V，则输出电压Vout为495V，则谐振DC/DC变换器421处理电源变换装置总功率的10/11，非隔离升压DC/DC变换器422处理电源变换装置总功率的1/11，则电源变换装置的效率为10/11*98.5％与1/11*99％的和，也即为98.5％，接近谐振DC/DC变换器421的效率，精确来讲还要高一点。由此可见，在输入电压Vin较大时的第一电压范围时，本申请的电源变换装置的效率可以做的很高。
并且我们注意到，即使非隔离升压DC/DC变换器422直通，也即其增益为1，但其仍为输出端提供电压值为Vin的输出电压Vout2到输出端，并且承担一定的功率，这可以降低谐振DC/DC变换器421的输出电压需求，可使得谐振DC/DC变换器421选择较低耐压的开关管，这大大降低了谐振DC/DC变换器421的成本和设计难度，因为越高耐压的开关管的市场可选空间越小，成本上升的速度也越快。
并且，当谐振DC/DC变换器421为隔离谐振DC/DC变换器时，降低谐振DC/DC变换器421的输出电压需求，还可以降低其内变压器的变比，则可将变压器做的更小，而可减小电源变换装置的体积，提升其功率密度。
通常，在电源变换装置启动时，也即开机时，光伏组件PV或蓄电池Bat410为开路电压，也即可提供的电压较高，之后随着能量的消耗慢慢降低，则上述的第一工作模式，应用在电源变换装置启动时。
具体的，在输入电压Vin位于较小的第二电压范围时，控制器500控制非隔离升压DC/DC变换器422的增益大于1，谐振DC/DC变换器421以其谐振频率工作，且谐振DC/DC变换器421承受的功率大于非隔离升压DC/DC变换器422承受的功率。以此时输入电压Vin最低，为30V为例，则其输出电压Vout能达到400V(即满足逆变器430的工作需求)。此时谐振DC/DC变换器421仍沿用在第一工作模式下的10倍增益，则谐振DC/DC变换器421可提供300V的Vout1到输出端，此时需要非隔离升压DC/DC变换器422将30V的输入电压Vin升压到100V，则非隔离升压DC/DC变换器422处理了电源变换装置总功率的1/4的功率，而谐振DC/DC变换器421处理了电源变换装置总功率的3/4。谐振DC/DC变换器421仍以其谐振频率工作，效率高达98.5％。此时非隔离升压DC/DC变换器422工作在CCM的开关占空比控制模式，则非隔离升压DC/DC变换器422的效率通常可做到96.5％。则此时电源变换装置的效率为3/4*98.5％与1/4*96.5％的和，也即为98％，接近谐振DC/DC变换器421的效率。由此可见，在输入电压Vin较小时的第一电压范围时，本申请的电源变换装置的效率仍可以很高，可以接近谐振DC/DC变换器421的效率。
由于此时非隔离升压DC/DC变换器422工作在增益大于1的升压模式，同样可以降低谐振DC/DC变换器421的输出电压需求，还可以降低其内变压器的变比。
通常，在进入正常工作状态后，光伏组件PV或蓄电池Bat410随着能量的消耗慢慢降低到一定范围时，如上述的第二电压范围，控制电源变换装置工作在第二工作模式，也即第二工作模式应用在供电系统正常工作的过程中。
对于所述的第二电压范围内的电压值小于第一电压范围内的电压值。具体的，第一电压范围与第二电压范围为电压的不同取值范围，第二电压范围内的电压值与第一电压范围内的电压值不同，且第二电压范围内的电压值均小于第一电压范围内的电压值。
在实际设计时，首先确定谐振DC/DC变换器421的增益，其可根据输入电压范围、输出电压范围、非隔离升压DC/DC变换器422的增益大于1时谐振DC/DC变换器421承受的功率需大于非隔离升压DC/DC变换器422承受的功率、以及效率来考虑。一旦谐振DC/DC变换器421的增益确定，则其可提供的输出电压就确定了，此时可根据期望的输出电压控制非隔离升压DC/DC变换器422内开关管的占空比，而调节其提供的输出电压，而满足电源变换装置期望的输出电压需求。也即谐振DC/DC变换器421用于实现高增益的变比，非隔离升压DC/DC变换器422用于满足电压调节的需求，使得即使在宽输入电压范围下，输出电压仍在期望的范围内，且效率还可以做高。
并且如上所述，由于非隔离升压DC/DC变换器422的输出端与所述谐振DC/DC变换器421的输出端串联，并且谐振DC/DC变换器421实现高增益，承担大部分输出电压和功率，则非隔离升压DC/DC变换器422只需承担小部分的电压和功率，因此非隔离升压DC/DC变换器422内功率器件的耐压可以选的较低，因此成本更低，体积也会更小。
对于与上述同样的，电源变换装置的输入电压范围在30V～50V、输出电压在400V至600V之间的应用。对于图2所示的现有技术，为满足在输入电压Vin为30V时，仍能提供逆变器需要的输入电压，则DCX的增益需选择至少为13倍，但当输入电压Vin为50V时，13倍增益的DCX提供的输出电压高达650V，这超出了逆变器需要的输入电压范围。导致原本以最高输出电压为600V设计的逆变器失效，如逆变器内开关管失效了。如为避免这种失效现象，可在设计逆变器时，选择高耐压的开关管，以为开关管的工作电压留出裕量，如上所述，这无疑增加了成本和设计难度。
而本申请为满足同样的输入输出电压范围，谐振DC/DC变换器421(也即DCX)的增益可选择10即可，如上所述这降低了谐振DC/DC变换器421的输出电压需求，还可以降低其内变压器的变比，可将变压器做的更小，而可减小电源变换装置的体积，提升其功率密度。并且在输入电压Vin为50V的高压时，其提供的输出电压为500V，加上非隔离升压DC/DC变换器422提供的50V输出电压，也不会超出逆变器需要的输入电压范围，而提高了整个系统的可靠性。
在实际应用中，在第二工作模式中，谐振DC/DC变换器421承受的功率越高，则电源变换装置的效率越高，但谐振DC/DC变换器421需要选择更高耐压的开关管，变压器的变比也需要抬高，这就增加了谐振DC/DC变换器421的成本和体积。然而非隔离升压DC/DC变换器422承受的功率越高，则电源变换装置的效率越低，但谐振DC/DC变换器421内开关管耐压和变压器变比的压力就变小。因此谐振DC/DC变换器421和非隔离升压DC/DC变换器422承受的功率需要一个平衡。首先，需要谐振DC/DC变换器421承受的功率大于非隔离升压DC/DC变换器422承受的功率，以有效利用谐振DC/DC变换器421高增益和高效率的优点。更进一步的，可选择非隔离升压DC/DC变换器422承受的功率占电源变换装置总功率的9％～30％。这同样适用于电源变换装置工作在第一工作模式的状态，也即谐振DC/DC变换器421的设计以及对非隔离升压DC/DC变换器422的控制使得其满足如上的功率配比，以在效率和体积、成本之间达到一个平衡。
在实际应用中，非隔离升压DC/DC变换器422可选择BOOST电路，请参阅图5所示的本申请一实施例的供电系统示意图，非隔离升压DC/DC变换器422包括输入电容Cin、电感Lf、开关管QB、二极管D和输出电容Cf。输入电容Cin连接在非隔离升压DC/DC变换器的输入端的正端与负端之间，输出电容Cf连接在非隔离升压DC/DC变换器的输出端的正端与负端之间，电感Lf连接在非隔离升压DC/DC变换器的输入端的正端与二极管D的阳极之间，二极管D的阴极连接非隔离升压DC/DC变换器的输出端的正端，开关管QB连接在二极管D的阳极与非隔离升压DC/DC变换器的输出端的负端之间。
具体的，在第一工作模式中，控制器500控制非隔离升压DC/DC变换器422的增益为1，则控制器500控制开关管QB一直处于关闭状态，具体可参阅图6所示的图5中的供电系统工作在第一工作模式时的示意图。则输入电压Vin经电感Lf和二极管D直接传递到非隔离升压DC/DC变换器422的输出端，也即实现增益为1，或也可称为直通。此时仅有二极管D的导通阻抗形成的损耗，因此其效率可以很高。
具体的，在第二工作模式中，控制器500控制非隔离升压DC/DC变换器422的增益大于1，则控制器500向开关管QB的控制端输出PWM开关控制信号，则开关管QB处于高频开关状态。具体可参阅图7所示的图5中的供电系统工作在第二工作模式时的示意图。在开关管QB导通期间，电感Lf储能；在开关管QB关断期间，电感Lf储能再释放能量，而实现升压。在实际应用中，可根据需要提供的第二输出电压Vout2的大小，控制其PWM开关控制信号的占空比，同时也调整了电源变换装置的输出电压，满足其输出电压具备一定调节能力的需求。此时非隔离升压DC/DC变换器422工作在CCM模式，其效率也可以做到96.5％。
并且如上所述，由于非隔离升压DC/DC变换器422为非隔离变换器，则图3形成的电源变换装置，也为非隔离变换器，将其应用到低压蓄电池系统、微型逆变器系统等时，也形成非隔离的逆变系统。则其安规认证可沿用如图1所示的传统的非隔离微型逆变器系统的认证标准，且如现有技术所述，这个认证已为业界标准，因此本申请的电源变换装置的设计参考现有的非隔离微型逆变器系统的认证标准即可，使得采用图3的电源变换装置或其形成的低压蓄电池系统、微型逆变器系统更容易市场化，更容易被市场接受。
而如果将电源变换装置做成隔离变换器，将其应用到低压蓄电池系统、微型逆变器系统等时，也形成隔离的逆变系统。然而隔离的逆变系统并没有统一的认证标准，如每个国家或地区可能不同，则电源变换装置一般参考隔离电源变换器的认证标准，然而隔离电源变换器的认证标准并一定适用于逆变系统，而导致产品在不同国家或不同地区是否能够被接受是不确定的。这给设计带来很大的不确定性，而有可能导致人力、物力和财力的浪费。而本申请形成非隔离的电源变换装置，也其不再存在认证不确定的问题。
在实际应用中，谐振DC/DC变换器421只要包括一个谐振单元，使得其可工作在谐振频率点，而可实现高效率以及固定增益的目的即可。谐振单元可为LC或LLC，或也可为其它的谐振单元，本申请对其并不做限定，只要形成一个谐振腔即可。
则谐振DC/DC变换器421可为隔离谐振DC/DC变换器，也可为非隔离谐振DC/DC变换器。
但对于应用于低压蓄电池系统、微型逆变器系统等，由于输入电压较低，输出电压较高，希望谐振DC/DC变换器421可以提供高增益，因此通常选择谐振DC/DC变换器421为隔离谐振DC/DC变换器，以利用其内的变压器的匝比而实现高增益。典型的高增益的隔离谐振DC/DC变换器为LLC谐振DC/DC变换器。
具体的，可参阅图8所示的图3中的电源变换装置的电路示意图，其中的非隔离升压DC/DC变换器422仍为图5中的BOOST电路，在此不再赘述。如图8所示，谐振DC/DC变换器421包括级联连接的原边全桥开关单元(由开关管Q1至开关管Q4形成)、谐振单元(由电容Cr、电感Lr和变压器形成的激磁电感Lm形成)、变压器、副边全桥整流单元(由二极管D1至二极管D4形成)以及输出电容Co。可见其中的谐振单元为LLC谐振单元。当然非隔离升压DC/DC变换器422也可为其它的拓扑结构，本申请对其具体电路不做限定。
上述的，非隔离升压DC/DC变换器422和谐振DC/DC变换器421承受的功率配比可通过控制两者的输出电压配比来实现。具体的，对于非隔离升压DC/DC变换器422，通过控制非隔离升压DC/DC变换器422内开关管的占空比；对于谐振DC/DC变换器421通过选择其内变压器的变比来实现。当谐振DC/DC变换器421一旦设计完成，则主要通过控制非隔离升压DC/DC变换器422内开关管的占空比来实现对两者承受的功率配比的控制。
本申请还提供一种供电系统，请图9所示的本申请一实施例的供电系统示意图，其包括光伏组件PV或蓄电池Bat410、非隔离直流变换器420和逆变器430。非隔离直流变换器420的输入端连接光伏组件PV或蓄电池Bat410，输出端连接逆变器430，以用于将光伏组件PV或蓄电池Bat410提供的输入电压Vin变换为供逆变器430供电的输出电压Vout，逆变器430用于将非隔离直流变换器420输出的直流电Vout逆变为交流电以为交流负载供电或用于并网。
其中的非隔离直流变换器420包括：
谐振DC/DC变换器421，其输入端连接光伏组件PV或蓄电池Bat410，其输出端输出的第一输出电压Vout1；
非隔离升压DC/DC变换器422，其输入端连接光伏组件PV或蓄电池Bat410，其输出端输出的第二输出电压Vout2，其中非隔离升压DC/DC变换器422的输出端与所述谐振DC/DC变换器421的输出端串联形成非隔离直流变换器420的输出端。
其中的非隔离直流变换器420与图3中的电源变换装置的工作原理相同，则其具备的优点也相应的相同，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种电源变换装置，其特征在于，包括：
谐振DC/DC变换器，用于将其输入端接收的输入电压变换为其输出端输出的第一输出电压；
非隔离升压DC/DC变换器，其输入端与所述谐振DC/DC变换器的输入端并联，其输出端与所述谐振DC/DC变换器的输出端串联，用于将所述输入电压变换为其输出端输出的第二输出电压；
控制器，用于输出开关控制信号，以控制所述谐振DC/DC变换器和所述非隔离升压DC/DC变换器工作在第一工作模式或第二工作模式，其中：
在第一工作模式中，在所述输入电压位于第一电压范围时，控制所述非隔离升压DC/DC变换器的增益为1，所述谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作；
在第二工作模式中，在所述输入电压位于第二电压范围时，控制所述非隔离升压DC/DC变换器的增益大于1，所述谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作，且所述谐振DC/DC变换器承受的功率大于所述非隔离升压DC/DC变换器承受的功率，其中所述第二电压范围内的电压值小于所述第一电压范围内的电压值。
2.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，所述非隔离升压DC/DC变换器为BOOST电路。
3.根据权利要求2所述的电源变换装置，其特征在于，在所述第一工作模式中，所述控制器控制所述BOOST电路中的开关管一直处于关闭状态。
4.根据权利要求3所述的电源变换装置，其特征在于，在所述第二工作模式中，所述控制器输出PWM开关控制信号至所述BOOST电路中的开关管的控制端，控制所述BOOST电路中的开关管处于高频开关状态。
5.根据权利要求4所述的电源变换装置，其特征在于，所述BOOST电路工作在CCM模式。
6.根据权利要求1或2所述的电源变换装置，其特征在于，所述谐振DC/DC变换器为LLC谐振变换器。
7.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，所述输入电压由蓄电池或光伏组件提供。
8.根据权利要求7所述的电源变换装置，其特征在于，所述输入电压的范围为30V～60V。
9.根据权利要求5所述的电源变换装置，其特征在于，通过控制所述BOOST电路内开关管的占空比来实现对所述BOOST电路和所述谐振DC/DC变换器承受的功率配比的控制。
10.根据权利要求1所述的电源变换装置，其特征在于，所述非隔离升压DC/DC变换器承受的功率占所述电源变换装置总功率的9％～30％。
11.一种供电系统，其特征在于，包括：
光伏组件或蓄电池；
非隔离直流变换器，包括：
谐振DC/DC变换器，其输入端连接所述光伏组件或蓄电池，接收所述光伏组件或蓄电池提供的输入电压，用于将所述输入电压变换为其输出端输出的第一输出电压；
非隔离升压DC/DC变换器，其输入端连接所述光伏组件或蓄电池，接收所述光伏组件或蓄电池提供的所述输入电压，用于将所述输入电压变换为其输出端输出的第二输出电压，其中所述非隔离升压DC/DC变换器的输出端与所述谐振DC/DC变换器的输出端串联形成非隔离直流变换器的输出端；
逆变器，其输入端连接所述非隔离直流变换器的输出端，用于将所述非隔离直流变换器输出的直流电逆变为交流电。
12.根据权利要求11所述的供电系统，其特征在于，所述谐振DC/DC变换器和所述非隔离升压DC/DC变换器工作在第一工作模式或第二工作模式，其中：
在第一工作模式中，在所述输入电压位于第一电压范围时，控制所述非隔离升压DC/DC变换器的增益为1，所述谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作；
在第二工作模式中，在所述输入电压位于第二电压范围时，控制所述非隔离升压DC/DC变换器的增益大于1，所述谐振DC/DC变换器以其谐振频率工作，且所述谐振DC/DC变换器承受的功率大于所述非隔离升压DC/DC变换器承受的功率，其中所述第二电压范围内的电压值小于所述第一电压范围内的电压值。
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|---|---|---|---|
| CN202311425510.9A CN117458830A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 电源变换装置及供电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311425510.9A CN117458830A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 电源变换装置及供电系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117458830A true CN117458830A (zh) | 2024-01-26 |
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ID=89590584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311425510.9A Pending CN117458830A (zh) | 2023-10-31 | 2023-10-31 | 电源变换装置及供电系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117458830A (zh) |
-
2023
- 2023-10-31 CN CN202311425510.9A patent/CN117458830A/zh active Pending
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