CN204794663U - 一种电源变换器和供电系统 - Google Patents

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本实用新型实施例提供了一种电源变换器和供电系统,用以解决采用现有的双向DC/AC模块和双向AC/AC模块时,当能量在电网和电池之间流动时,要经过四级功率电路,电能的转换效率较低。该电源变换器,包括双向交流AC/AC电路、双向DC/DC电路、至少两个交流端口和至少一个直流端口;双向AC/AC电路的第一交流端连接至少一个交流端口,双向AC/AC电路的第二交流端连接其余的交流端口;双向AC/AC电路包括双向AC/DC电路和双向DC/AC电路,双向DC/DC电路的第一直流端分别连接双向AC/DC电路的直流端和双向DC/AC电路的直流端,双向DC/DC电路的第二直流端连接所述至少一个直流端口。

Description

一种电源变换器和供电系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电力电子技术领域,尤其涉及一种电源变换器和供电系统。
背景技术
[0002] 在数据中心、服务器、银行等对供电可靠性要求很高的应用场合,供电电源常需要有多个输入源,常用的是交直流混合输入,交流源一般为电网,直流源一般为电池,当电网断电时,可以由电池给设备供电。随着新能源应用的普及,供电系统中常常接有光伏发电设备、风力发电设备等新能源发电设备。这就需要有电源变换模块对各种电能输入进行合理控制,为交、直流用电设备提供可靠的电源,同时充分利用新能源发电设备的电能,在用电高峰时尽量使用电池供电,减少从电网取电;在用电低谷时可以对电池进行充电,以达到节能减排,错峰用电的目的,并为用户节省电费。
[0003] 目前的供电系统如图1所示,除风力发电的最大功率点跟踪(MPPT,Maximum PowerPoint Tracking)模块I和光伏发电的MPPT模块2外,供电系统还需要两种电源变换模块:双向DC/AC模块和双向AC/AC模块。当新能源发电设备的发电量有盈余并且电池未充满时,需要通过双向AC/DC模块将多余的电能存储在电池中;电池充满后,可以能过双向AC/AC模块将多余的电能并入电网。当新能源发电设备的发电量不足且电网正常时,市电通过双向AC/AC模块给交流负载供电,并且市电经双向DC/AC模块给直流负载供电。当新能源发电设备的发电量不足且电网断电时,由电池对直流负载供电,并且电池经双向DC/AC模块对交流负载供电。
[0004] 由于目前的双向DC/AC模块中包括双向DC/DC电路和双向DC/AC电路,而双向AC/AC模块中包括双向AC/DC电路和双向DC/AC电路,能量在电网和电池之间流动时,需要经过双向DC/AC模块中的双向DC/DC电路、双向DC/AC模块中的双向DC/AC电路,双向AC/AC模块中的双向DC/AC电路,双向AC/AC模块中的双向AC/DC电路,共4级电路,转换效率低。
[0005] 综上所述,当供电系统中采用目前的双向DC/AC模块和双向AC/AC模块时,当能量在电网和电池之间流动时,要经过四级功率电路,电能的转换效率较低。
实用新型内容
[0006] 本实用新型实施例提供了一种电源变换器和供电系统,用以解决采用现有的双向DC/AC模块和双向AC/AC模块时,当能量在电网和电池之间流动时,要经过四级功率电路,电能的转换效率较低。
[0007] 基于上述问题,本实用新型实施例提供的一种电源变换器,包括双向交流AC/AC电路、至少两个交流端口和至少一个直流端口 ;
[0008] 所述双向AC/AC电路的第一交流端连接所述至少一个交流端口,所述双向AC/AC电路的第二交流端连接所述至少两个交流端口中除与所述双向AC/AC电路的第一交流端相连的交流端口以外的交流端口 ;
[0009] 当所述电源变换器还包括双向DC/AC电路时,所述双向DC/AC电路的直流端连接所述至少一个直流端口,所述双向DC/AC电路的交流端连接所述双向AC/AC电路的第一交流端或所述双向AC/AC电路的第二交流端;
[0010] 当所述电源变换器还包括双向DC/DC电路时,所述双向AC/AC电路包括双向AC/DC电路和双向DC/AC电路,所述双向DC/DC电路的第一直流端分别连接所述双向AC/DC电路的直流端和所述双向DC/AC电路的直流端,所述双向DC/DC电路的第二直流端连接所述至少一个直流端口。
[0011] 本实用新型实施例提供的另一种电源变换器,包括双向DC/AC电路和第一双向DC/DC电路至少两个直流端口和至少一个交流端口 ;
[0012] 所述双向DC/AC电路的直流端连接至少一个直流端口,所述双向DC/AC电路的交流端连接所述至少一个交流端口;
[0013] 所述第一双向DC/DC电路的第一直流端连接所述双向DC/AC电路的直流端,所述第一双向DC/DC电路的第二直流端连接所述至少两个直流端口中除与所述双向DC/AC电路的直流端相连的直流端口以外的直流端口。
[0014] 本实用新型实施例提供的一种供电系统,包括本实用新型实施例提供的电源变换器。
[0015] 本实用新型实施例的有益效果包括:
[0016] 本实用新型实施例提供的电源变换器和供电系统,由于电源变换器中仅包括了双向AC/AC电路和双向DC/AC电路,或者仅包括了双向AC/DC电路、双向DC/AC电路和双向DC/DC电路,或者仅包括了双向DC/AC电路和双向DC/DC电路,因此,当供电系统中的电源变换器采用本实用新型实施例提供的电源变换器时,能量在电网和电池之间流动最多只需要经过三级功率电路,电能的转换效率比较高。
附图说明
[0017]图1为现有技术中的供电系统的结构示意图;
[0018] 图2为本实用新型实施例提供的电源变换器的结构示意图之一;
[0019] 图3为本实用新型实施例提供的电源变换器的结构示意图之二 ;
[0020] 图4为本实用新型实施例提供的电源变换器的结构示意图之三;
[0021] 图5为本实用新型实施例提供的电源变换器的结构示意图之四。
具体实施方式
[0022] 本实用新型实施例提供的电源变换器和供电系统,在电源变换器中仅包括了双向AC/AC电路和双向DC/AC电路,或者仅包括了双向AC/DC电路、双向DC/AC电路和双向DC/DC电路,或者仅包括了双向DC/AC电路和第一双向DC/DC电路,这使得能量在电网和电池之间流动最多只需要经过三级功率电路,提高了电能的转换效率。
[0023] 下面结合说明书附图,对本实用新型实施例提供的一种电源变换器和供电系统的具体实施方式进行说明。
[0024] 本实用新型实施例提供的一种电源变换器,如图2所示,包括双向交流AC/AC电路、至少两个交流端口和至少一个直流端口 ;
[0025] 所述双向AC/AC电路21的第一交流端I连接所述至少一个交流端口,所述双向AC/AC电路21的第二交流端2连接所述至少两个交流端口中除与所述双向AC/AC电路21的第一交流端I相连的交流端口以外的交流端口;
[0026] 所述电源变换器还包括双向DC/AC电路22时,双向DC/AC电路22的直流端连接所述至少一个直流端口,双向DC/AC电路22的交流端连接双向AC/AC电路21的第一交流端I或双向AC/AC电路21的第二交流端2。
[0027] 图2所示的电源变换器仅以两个交流端口和一个直流端口为例进行说明,从图2中可以看出,本实用新型实施例提供的电源变换器将现有技术中的双向DC/AC模块中用于稳压的双向DC/DC电路去掉了,从而减少了能量在电网和电池之间流动时所需要经过的功率电路的数量,提高了电能的转换效率。
[0028] 本实用新型实施例提供的另一种电源变换器,如图3所示,电源变换器还包括双向DC/DC电路33,双向AC/AC电路包括双向AC/DC电路31和双向DC/AC电路32,双向AC/DC电路31的交流端为双向AC/AC电路的第一交流端和第二交流端中的一个交流端,双向DC/AC电路32的交流端为双向AC/AC电路的第一交流端和第二交流端中的另一个交流端;双向AC/AC电路的第一交流端连接所述至少一个交流端口,所述双向AC/AC电路的第二交流端连接所述至少两个交流端口中除与所述双向AC/AC电路的第一端相连的交流端口以外的交流端口。
[0029] 双向DC/DC电路33的第一直流端I分别连接双向AC/DC电路31的直流端和双向DC/AC电路32的直流端,双向DC/DC电路33的第二直流端2连接所述至少一个直流端口。
[0030] 图3所示的电源变换器仅以两个交流端口和一个直流端口为例进行说明,从图3中可以看出,本实用新型实施例提供的电源变换器将现有技术中的双向DC/AC模块和双向AC/AC模块中所共有的双向DC/AC电路进行了共用,从而减少了能量在电网和电池之间流动时所需要经过的功率电路的数量,提高了电能的转换效率。
[0031] 图2或图3所示的电源变换器的两个交流端口中的一个交流端口可以连接电网,另一个交流端口可以连接交流母线;电源变换器的直流端口可以连接直流母线。
[0032] 较佳地,当本实用新型实施例提供的电源变换器包括双向AC/AC电路和双向DC/AC电路时,所述双向AC/AC电路和所述双向DC/AC电路共用辅助电源电路;
[0033] 所述辅助电源电路,用于向所述双向AC/AC电路中的有源器件和所述双向DC/AC电路中的有源器件供电。
[0034] 较佳地,当本实用新型实施例提供的电源变换器包括双向AC/AC电路和双向DC/AC电路时,所述双向AC/AC电路和所述双向DC/AC电路共用控制电路;
[0035] 所述控制电路,用于控制所述双向AC/AC电路中的开关管在导通和关断之间切换,并控制所述双向DC/AC电路中的开关管在导通和关断之间切换。
[0036] 当图2所示的电源变换器中的双向AC/AC电路和双向DC/AC电路共用辅助电源电路和/或共用控制电路时,图2所示的电源变换器的体积可以进一步减小,从而提高功率密度,降低成本。
[0037] 较佳地,当本实用新型实施例提供的电源变换器包括双向AC/DC电路、双向DC/AC电路和双向DC/DC电路时,所述双向AC/DC电路、所述双向DC/AC电路和所述双向DC/DC电路共用辅助电源电路;
[0038] 所述辅助电源电路,用于向所述双向AC/DC电路中的有源器件、所述双向DC/AC电路中的有源器件和所述双向DC/DC电路中的有源器件供电。
[0039] 较佳地,当本实用新型实施例提供的电源变换器包括双向AC/DC电路、双向DC/AC电路和双向DC/DC电路时,所述双向AC/DC电路、所述双向DC/AC电路和所述双向DC/DC电路共用控制电路;
[0040] 所述控制电路,用于控制所述双向AC/DC电路中的开关管在导通和关断之间切换,并控制所述双向DC/AC电路中的开关管在导通和关断之间切换,以及控制所述双向DC/DC电路中的开关管在导通和关断之间切换。
[0041] 当图3所示的电源变换器中的双向AC/DC电路、双向DC/AC电路和双向DC/DC电路共用辅助电源电路和/或共用控制电路时,图3所示的电源变换器的体积可以进一步减小,从而提高功率密度,降低成本。
[0042] 本实用新型实施例提供的一种电源变换器,如图4所示,包括双向DC/AC电路41、第一双向DC/DC电路42、至少两个直流端口和至少一个交流端口 ;双向DC/AC电路41的直流端连接至少一个直流端口,双向DC/AC电路41的交流端连接所述至少一个交流端口 ;第一双向DC/DC电路42的第一直流端I连接双向DC/AC电路41的直流端,第一双向DC/DC电路42的第二直流端2连接至少两个直流端口中除与双向DC/AC电路41的直流端相连的直流端口以外的直流端口。
[0043] 图4所示的电源变换器仅以两个直流端口和一个交流端口为例进行说明,从图4中可以看出,本实用新型实施例提供的电源变换器将现有技术中的双向DC/AC模块和双向AC/AC模块中所共有的双向DC/AC电路进行了共用,并去掉了双向AC/DC电路,从而减少了能量在电网和电池之间流动时所需要经过的功率电路的数量,提高了电能的转换效率。
[0044] 较佳地,图4所示的电源变换器中的双向DC/AC电路41和第一双向DC/DC电路42共用辅助电源电路;所述辅助电源电路,用于向双向DC/AC电路41中的有源器件和第一双向DC/DC电路42中的有源器件供电。
[0045] 较佳地,图4所示的电源变换器中的双向DC/AC电路41和第一双向DC/DC电路42共用控制电路;所述控制电路,用于控制双向DC/AC电路41中的开关管在导通和关断之间切换,并控制第一双向DC/DC电路42中的开关管在导通和关断之间切换。
[0046] 当图4所示的电源变换器中的双向DC/AC电路和第一双向DC/DC电路共用辅助电源电路和/或共用控制电路时,图4所示的电源变换器的体积可以进一步减小,从而提高功率密度,降低成本。
[0047] 进一步地,本实用新型实施例提供的电源变换器,如图5所示,还包括第二双向DC/DC电路43 ;双向DC/AC电路41的直流端通过第二双向DC/DC电路43连接至少一个直流端口,也就是说,第二双向DC/DC电路43的第一直流端I连接双向DC/AC电路的直流端,第二双向DC/DC电路43的第二直流端2连接至少一个直流端口。
[0048] 图5所示的电源变换器仅以两个直流端口和一个交流端口为例进行说明,从图5中可以看出,本实用新型实施例提供的电源变换器将现有技术中的双向DC/AC模块和双向AC/AC模块中所共有的双向DC/AC电路进行了共用,从而减少了能量在电网和电池之间流动时所需要经过的功率电路的数量,提高了电能的转换效率。
[0049] 较佳地,图5所示的电源变换器中的双向DC/AC电路41、第一双向DC/DC电路42和第二双向DC/DC电路43共用辅助电源电路;所述辅助电源电路,用于向双向DC/AC电路41中的有源器件、第一双向DC/DC电路42中的有源器件和第二双向DC/DC电路43中的有源器件供电。
[0050] 较佳地,图5所示的电源变换器中的双向DC/AC电路41、第一双向DC/DC电路42和第二双向DC/DC电路43共用控制电路;所述控制电路,用于控制双向DC/AC电路41中的开关管在导通和关断之间切换,并控制第一双向DC/DC电路42中的开关管在导通和关断之间切换,以及控制第二双向DC/DC电路43中的开关管在导通和关断之间切换。
[0051] 当图5所示的电源变换器中的双向DC/AC电路、第一双向DC/DC电路和第二双向DC/DC电路共用辅助电源电路和/或共用控制电路时,图5所示的电源变换器的体积可以进一步减小,从而提高功率密度,降低成本。
[0052] 图4或图5所示的电源变换器的两个直流端口中的一个直流端口可以连接电池,另一个直流端口可以连接直流母线;电源变换器的交流端口可以连接电网。
[0053] 当本实用新型实施例提供的电源变换器中的交流端口多于两个时,除了连接电网的交流端口和连接交流母线的交流端口以外的交流端口可以连接交流负载、光伏发电设备、风力发电设备等。当本实用新型实施例提供的电源变换器中的直流端口多于两个时,除了连接直流母线的直流端口和连接直流负载的直流端口以外的直流端口可以连接光伏发电设备、风力发电设备等。本实用新型实施例提供的电源变换器中的各个交流端口和直流端口均可以为输入/输出端口,当然,仅连接交流负载的交流端口也可以为输出端口 ;仅连接新能源发电设备的交流端口也可以为输入端口 ;仅连接直流负载的直流端口也可以为输出端口 ;仅连接新能源发电设备的直流端口也可以为输入端口。
[0054] 本实用新型实施例提供的供电系统,包括本实用新型实施例提供的电源变换器。
[0055] 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
[0056] 本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
[0057] 上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
[0058] 显然,本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样,倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种电源变换器,其特征在于,包括双向交流AC/AC电路、至少两个交流端口和至少一个直流端口; 所述双向AC/AC电路的第一交流端连接至少一个交流端口,所述双向AC/AC电路的第二交流端连接所述至少两个交流端口中除与所述双向AC/AC电路的第一交流端相连的交流端口以外的交流端口; 当所述电源变换器还包括双向DC/AC电路时,所述双向DC/AC电路的直流端连接所述至少一个直流端口,所述双向DC/AC电路的交流端连接所述双向AC/AC电路的第一交流端或所述双向AC/AC电路的第二交流端; 当所述电源变换器还包括双向DC/DC电路时,所述双向AC/AC电路包括双向AC/DC电路和双向DC/AC电路,所述双向DC/DC电路的第一直流端分别连接所述双向AC/DC电路的直流端和所述双向DC/AC电路的直流端,所述双向DC/DC电路的第二直流端连接所述至少一个直流端口。
2.如权利要求1所述的电源变换器,其特征在于,当所述电源变换器包括双向AC/AC电路和所述双向DC/AC电路时,所述双向AC/AC电路和所述双向DC/AC电路共用辅助电源电路; 所述辅助电源电路,用于向所述双向AC/AC电路中的有源器件和所述双向DC/AC电路中的有源器件供电。
3.如权利要求1所述的电源变换器,其特征在于,当所述电源变换器包括双向AC/AC电路和所述双向DC/AC电路时,所述双向AC/AC电路和所述双向DC/AC电路共用控制电路; 所述控制电路,用于控制所述双向AC/AC电路中的开关管在导通和关断之间切换,并控制所述双向DC/AC电路中的开关管在导通和关断之间切换。
4.如权利要求1所述的电源变换器,其特征在于,当所述电源变换器包括双向AC/DC电路、双向DC/AC电路和双向DC/DC电路时,所述双向AC/DC电路、所述双向DC/AC电路和所述双向DC/DC电路共用辅助电源电路; 所述辅助电源电路,用于向所述双向AC/DC电路中的有源器件、所述双向DC/AC电路中的有源器件和所述双向DC/DC电路中的有源器件供电。
5.如权利要求1所述的电源变换器,其特征在于,当所述电源变换器包括双向AC/DC电路、双向DC/AC电路和双向DC/DC电路时,所述双向AC/DC电路、所述双向DC/AC电路和所述双向DC/DC电路共用控制电路; 所述控制电路,用于控制所述双向AC/DC电路中的开关管在导通和关断之间切换,并控制所述双向DC/AC电路中的开关管在导通和关断之间切换,以及控制所述双向DC/DC电路中的开关管在导通和关断之间切换。
6.一种电源变换器,其特征在于,包括双向DC/AC电路、第一双向DC/DC电路、至少两个直流端口和至少一个交流端口 ; 所述双向DC/AC电路的直流端连接至少一个直流端口,所述双向DC/AC电路的交流端连接所述至少一个交流端口; 所述第一双向DC/DC电路的第一直流端连接所述双向DC/AC电路的直流端,所述第一双向DC/DC电路的第二直流端连接所述至少两个直流端口中除与所述双向DC/AC电路的直流端相连的直流端口以外的直流端口。
7.如权利要求6所述的电源变换器,其特征在于,所述电源变换器还包括第二双向DC/DC电路; 所述双向DC/AC电路的直流端通过所述第二双向DC/DC电路连接至少一个直流端口。
8.如权利要求6所述的电源变换器,其特征在于,所述双向DC/AC电路和所述第一双向DC/DC电路共用辅助电源电路; 所述辅助电源电路,用于向所述双向DC/AC电路中的有源器件和所述第一双向DC/DC电路中的有源器件供电。
9.如权利要求6所述的电源变换器,其特征在于,所述双向DC/AC电路和所述第一双向DC/DC电路共用控制电路; 所述控制电路,用于控制所述双向DC/AC电路中的开关管在导通和关断之间切换,并控制所述第一双向DC/DC电路中的开关管在导通和关断之间切换。
10.如权利要求7所述的电源变换器,其特征在于,所述双向DC/AC电路、所述第一双向DC/DC电路和所述第二双向DC/DC电路共用辅助电源电路; 所述辅助电源电路,用于向所述双向DC/AC电路中的有源器件、所述第一双向DC/DC电路中的有源器件和所述第二双向DC/DC电路中的有源器件供电。
11.如权利要求7所述的电源变换器,其特征在于,所述双向DC/AC电路、所述第一双向DC/DC电路和所述第二双向DC/DC电路共用控制电路; 所述控制电路,用于控制所述双向DC/AC电路中的开关管在导通和关断之间切换,并控制所述第一双向DC/DC电路中的开关管在导通和关断之间切换,以及控制所述第二双向DC/DC电路中的开关管在导通和关断之间切换。
12.一种供电系统,其特征在于,包括如权利要求1〜11任一所述的电源变换器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105978032A (zh) * 2016-07-13 2016-09-28 保定英利分布式能源股份有限公司 用于通信基站的光伏并网叠加发电系统

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