CN218829613U - 直流变换器、储能逆变器、储能系统、光储系统、风光储系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供直流变换器、储能逆变器、储能系统、光储系统和风光储系统。在该直流变换器中，由于在至少一路DC/DC变换电路中，每路DC/DC变换电路的第一端通过一一对应的开关模块与电池相连，所以使得储能逆变器中包括预充电电路的个数降低，而开关模块的成本低于预充电电路，因此使得直流变换器的整体成本降低；另外，由于每个预充电电路设置于与自身一一对应的DC/DC变换电路的前级，所以每个预充电电路所承受的电流降低，因此使得预充电电路内部器件的选型难度降低；综上所述，本申请提供的储能逆变器可以在降低自身整体成本的同时，降低直流变换器中的预充电电路内部器件的选型难度。

Description

直流变换器、储能逆变器、储能系统、光储系统、风光储系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别是涉及直流变换器、储能逆变器、储能系统、光储系统和风光储系统。

背景技术

目前，为了增大逆变电路对电池的充放电能力，通常会在电池与逆变电路的直流侧之间增设直流变换器，在直流变换器中，包括并联连接的多路DC/DC变换电路；但是当电池通过直流变换器接入逆变电路时，首先会通过直流变换器对逆变电路的直流侧两极之间的大电容充电，而在充电过程中会产生很大的冲击电流，从而导致直流变换器内部功率管的损坏。

通常情况下，在每个DC/DC变换电路的前级设置一个预充电电路，或者，在全部DC/DC变换电路并联而成的连接支路的前级设置一个预充电电路；当电池通过直流变换器接入逆变电路时，预充电电路可以对该大电容进行预充电，从而使得产生的冲击电流降低。

但是，在前一种方案中，在DC/DC变换电路的个数较多时，由于使用预充电电路的数量较多，所以直流变换器的整体成本较高；在后一种方案中，在DC/DC变换电路的个数较多时，由于多路DC/DC变换电路并联连接，所以预充电电路所承受的电流较大，从而导致其内部器件的选型难度增加。

因此，如何在降低直流变换器的整体成本的同时，降低直流变换器中的预充电电路内部器件的选型难度，是亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种直流变换器、储能逆变器、储能系统、光储系统和风光储系统，以在降低直流变换器的整体成本的同时，降低直流变换器中的预充电电路内部器件的选型难度。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种直流变换器，包括：至少一路预充电电路、至少一个开关模块和至少两路DC/DC变换电路；其中：

在至少一路所述DC/DC变换电路中，每路所述DC/DC变换电路的第一端通过一一对应的所述开关模块与电池相连；

在其余所述DC/DC变换电路中，每路所述DC/DC变换电路的第一端通过一一对应的所述预充电电路与所述电池相连；

各所述DC/DC变换电路的第二端正极均与预设电容支路的一端相连，各所述DC/DC变换电路的第二端负极均与所述预设电容支路的另一端相连；所述预设电容支路为容值大于预设容值的电容支路；

各所述开关模块在所述电容支路充电完成后处于闭合状态。

可选的，所述预充电电路，包括：第一开关器件、反向电流截止模块和阻抗支路；其中：

所述反向电流截止模块与所述阻抗支路串联连接，连接而成的串联支路与所述第一开关器件并联连接，连接而成的并联支路的一端与所述电池相连，所述并联支路的另一端与相应所述DC/DC变换电路的第一端相连；

所述反向电流截止模块的导通方向为：由所述电池流向相应所述DC/DC变换电路。

可选的，所述阻抗支路，包括：至少一个电阻；其中：

若所述电阻的个数大于1，则各所述电阻串联连接、并联连接或者串并联连接。

可选的，所述阻抗支路中的电阻均为正温度系数PTC热敏电阻。

可选的，所述开关模块，包括：第二开关器件；其中：

所述第二开关器件的两端分别作为所述开关模块的两端。

可选的，各开关器件均为：继电器、断路器或者接触器。

可选的，所述DC/DC变换电路为升压变换电路或者降压变换电路。

可选的，所述预设电容支路，包括：至少一个电容；其中：

若所述电容的个数大于1，则各所述电容串联连接、并联连接或者串并联连接。

可选的，所述预设电容支路包括于所述直流变换器。

本申请第二方面提供一种储能逆变器，包括：逆变电路和如本申请第一方面任一项所述的直流变换器；其中：

所述直流变换器中的各DC/DC变换电路的第二端均与所述逆变电路的直流侧相连。

可选的，若与所述直流变换器相连的预设电容支路不属于所述直流变换器，则所述预设电容支路包括于所述逆变电路。

本申请第三方面提供一种储能系统，包括：电池和如本申请第二方面任一项所述的储能逆变器；其中：

所述储能逆变器的直流侧与所述电池相连；

所述储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载。

本申请第四方面提供一种光储系统，包括：电池、光伏逆变器、至少一个光伏组串和如本申请第二方面任一项所述的储能逆变器；其中：

每个所述光伏组串均与所述光伏逆变器的直流侧相连，所述储能逆变器的直流侧与所述电池相连，所述储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载；

所述光伏逆变器复用所述储能逆变器中的逆变电路，或者，所述光伏逆变器的交流侧与所述储能逆变器的交流侧相连。

本申请第五方面提供一种风光储系统，包括：风机、电池、风电变流器、光伏逆变器、至少一个光伏组串和如本申请第二方面任一项所述的储能逆变器；其中：

所述风电变流器的机侧与所述风机相连，每个所述光伏组串均与所述光伏逆变器的直流侧相连，所述储能逆变器的直流侧与所述电池相连，所述储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载；

所述风电变流器复用所述储能逆变器中的逆变电路，或者，所述风电变流器的网侧与所述储能逆变器的交流侧相连；

所述光伏逆变器复用所述储能逆变器中的逆变电路，或者，所述光伏逆变器的交流侧与所述储能逆变器的交流侧相连。

由上述技术方案可知，本实用新型提供了一种直流变换器，其具体包括：至少一路预充电电路至少一个开关模块和至少两路DC/DC变换电路。在该直流变换器中，由于在至少一路DC/DC变换电路中，每路DC/DC变换电路的第一端通过一一对应的开关模块与电池相连，所以使得储能逆变器中包括预充电电路的个数降低，而开关模块的成本低于预充电电路，因此使得直流变换器的整体成本降低；另外，由于每个预充电电路设置于与自身一一对应的DC/DC变换电路的前级，所以每个预充电电路所承受的电流降低，因此使得预充电电路内部器件的选型难度降低；综上所述，本申请提供的储能逆变器可以在降低自身整体成本的同时，降低直流变换器中的预充电电路内部器件的选型难度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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变换器的五种实施方式的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的储能系统的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的光储系统的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的风光储系统的结构示意图。

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。

为了在降低直流变换器的整体成本的同时，降低直流变换器中的预充电电路内部器件的选型难度，本申请实施例提供一种直流变换器，其具体结构可参见图1(图1中以一路预充电电路10、一个开关模块20、两路DC/DC变换电路30为例进行展示)，具体包括：至少一路预充电电路10、至少一个开关模块20和至少两路DC/DC变换电路30；各器件之间的连接关系具体如下所述：

在至少一路DC/DC变换电路30中，每路DC/DC变换电路30的第一端通过一一对应的开关模块20与电池40相连；在其余DC/DC变换电路30中，每路DC/DC变换电路30的第一端通过一一对应的预充电电路10与电池40相连。

可选的，DC/DC变换电路30可以为升压变换电路，也可以为降压变换电路，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。

各DC/DC变换电路30的第二端正极均与预设电容支路50的一端相连，各DC/DC变换电路30的第二端负极均与预设电容支路50的另一端相连。

其中，预设电容支路50为容值大于预设容值的电容支路，即：表明预设电容支路50的容值较大，其相当于大电容；在实际应用中，预设容值是根据实际情况设定的，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

具体而言，预设电容支路的具体实施方式可参见图2(图2中以一个电容C为例进行展示)，具体包括：至少一个电容C；若电容C的个数大于1，则各电容C串联连接、并联连接或者串并联连接，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。

可选的，预设电容支路50可以包括于直流变换器，也可以包括于与直流变换器相连的后级器件中，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。

在预设电容支路50的两端电压未达到预设电压值时，各DC/DC变换电路30未开始工作，各开关模块20处于断开状态，而各预充电电路10使电池40通过相应DC/DC变换电路30中的续流电路对预设电容支路50进行预充电；随着预充电的进行，预设电容支路50的两端电压逐渐升高；在预设电容支路50的两端电压达到预设电压值后，各开关模块20处于闭合状态，各预充电电路10使电池40与相应DC/DC变换电路30相连通，即电池40与各DC/DC变换电路30均连通，并且此时DC/DC变换电路30开始工作，因此直流变换器进行功率变换，即直流变换器正常工作。

需要说明的是，预设电压值可以等于预设电容支路50充满电时的两端电压，也可以等于预设电容支路50未充满电时的两端电压，只要可以保证产生的冲击电流不会对DC/DC变换电路30造成损坏的方式，均在本申请的保护范围内，在此处不做具体限定，可视具体情况而定。

在该直流变换器中，由于在至少一路DC/DC变换电路30中，每路DC/DC变换电路30的第一端通过一一对应的开关模块20与电池40相连，所以使得储能逆变器中包括预充电电路10的个数降低，而开关模块20的成本低于预充电电路10，因此使得直流变换器的整体成本降低；另外，由于每个预充电电路10设置于与自身一一对应的DC/DC变换电路30的前级，所以每个预充电电路10所承受的电流降低，因此使得预充电电路10内部器件的选型难度降低；综上所述，本申请提供的储能逆变器可以在降低自身整体成本的同时，降低直流变换器中的预充电电路10内部器件的选型难度。

本申请另一实施例提供预充电电路10的一种具体实施方式，其具体结构可参见图3(图3仅在图2的基础上进行展示)，具体包括：第一开关器件11、反向电流截止模块12和阻抗支路13；各器件之间的连接关系具体如下所述：

反向电流截止模块12与阻抗支路13串联连接，连接而成的串联支路与第一开关器件11并联连接，连接而成的并联支路的一端与电池40相连，并联支路的另一端与相应DC/DC变换电路30的第一端相连。

其中，反向电流截止模块12的导通方向为：由电池40流向相应DC/DC变换电路30。

可选的，第一开关器件11可以为继电器，也可以为断路器，还可以为接触器；在实际应用中，包括但不限上述实施方式，只要是机械开关均在本申请的保护范围内，此处不做具体限定，可视具体情况而定。

具体而言，反向电流截止模块的具体实施方式可参见图4(图4仅以一个二极管Z为例进行展示)，其具体包括：至少一个二极管Z；若二极管Z的个数等于1，则二极管Z的两极分别作为反向电流截止模块的两极，并且二极管Z的导通方向与反向电流截止模块相同。

若二极管Z的个数大于1，则各二极管Z依次串联连接，形成连接支路，即：前一个二极管Z的正极与后一个二极管Z的负极相连，最前一个二极管Z的负极作为连接支路的负极，最后一个二极管Z的正极作为连接支路的正极；连接支路的两极分别作为反向电流截止模块的两极，并且连接支路的导通方向与反向电流截止模块相同。

具体而言，阻抗支路13的具体实施方式可参见图4(图4仅以一个电阻R为例进行展示)，具体包括：至少一个电阻R；若电阻R的个数大于1，则各电阻R串联连接、并联连接或者串并联连接，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。

可选的，阻抗支路13中的电阻R可以为绕线电阻，也可以为PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻，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。

需要说明的是，在实际应用中，优选PTC热敏电阻作为上述阻抗支路13中的电阻R；当选择PTC热敏电阻后，由于PTC热敏电阻的所占空间比绕线电阻小，所以可以降低直流变换器的成本、节省布板空间；并且，由于PTC热敏电阻的发热量随着自身温度升高而降低，即PTC热敏电阻的发热量相比于绕线电阻的发热量有所降低，所以可以改善直流变换器在工作时的发热情况，降低直流变换器的不良率。

本申请另一实施例提供开关模块20的一种具体实施方式，其具体结构如图5所示，具体包括：第二开关器件21；其中：第二开关器件21的两端分别作为开关模块20的两端。

可选的，第二开关器件21可以为继电器，也可以为断路器，还可以为接触器；在实际应用中，包括但不限上述实施方式，只要是机械开关均在本申请的保护范围内，此处不做具体限定，可视具体情况而定。

本申请另一实施例提供一种储能逆变器，其具体结构可参见图6(图6仅在图1的基础上进行展示)，具体包括：逆变电路100和上述实施例提供的直流变换器200；直流变换器200中的各DC/DC变换电路30的第二端均与逆变电路100的直流侧相连；其余连接关系已在上述实施例进行详细说明，此处不再赘述。

若与直流变换器200相连的预设电容支路50不属于直流变换器200，则预设电容支路50包括于逆变电路100。

需要说明的是，除直流变换器200外，储能逆变器的工作原理与现有技术相同，此处不再赘述。

本申请另一实施例提供一种储能系统，其具体结构可参见图6，具体包括：电池40和如上述实施例提供的储能逆变器；其中，储能逆变器的直流侧与电池40相连，储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载。

本申请另一实施例提供一种光储系统，其具体结构可参见图7(图7仅在图6的基础上进行展示)，具体包括：电池40、光伏逆变器01、至少一个光伏组串和如上述实施例提供的储能逆变器。

每个光伏组串02均与光伏逆变器01的直流侧相连，储能逆变器的直流侧与电池40相连，储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载。

光伏逆变器01复用储能逆变器中的逆变电路100，或者，如图7所示，光伏逆变器01的交流侧与储能逆变器的交流侧相连。

本申请另一实施例提供一种风光储系统，其具体结构可参见图8(图8仅在图6的基础上进行展示)，具体包括：电池40、光伏逆变器01、风机03、风电变流器04、至少一个光伏组串02和如上述实施例提供的储能逆变器。

风电变流器04的机侧与风机03相连，每个光伏组串02均与光伏逆变器01的直流侧相连，储能逆变器的直流侧与电池40相连，储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载；

风电变流器04复用储能逆变器中的逆变电路100，或者，风电变流器04的网侧与储能逆变器的交流侧相连；光伏逆变器01复用储能逆变器中的逆变电路100，或者，光伏逆变器01的交流侧与储能逆变器的交流侧相连。

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，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型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实用新型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，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (14)

1.一种直流变换器，其特征在于，包括：至少一路预充电电路、至少一个开关模块和至少两路DC/DC变换电路；其中：

在至少一路所述DC/DC变换电路中，每路所述DC/DC变换电路的第一端通过一一对应的所述开关模块与电池相连；

在其余所述DC/DC变换电路中，每路所述DC/DC变换电路的第一端通过一一对应的所述预充电电路与所述电池相连；

各所述DC/DC变换电路的第二端正极均与预设电容支路的一端相连，各所述DC/DC变换电路的第二端负极均与所述预设电容支路的另一端相连；所述预设电容支路为容值大于预设容值的电容支路；

各所述开关模块在所述电容支路充电完成后处于闭合状态。

2.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述预充电电路，包括：第一开关器件、反向电流截止模块和阻抗支路；其中：

所述反向电流截止模块与所述阻抗支路串联连接，连接而成的串联支路与所述第一开关器件并联连接，连接而成的并联支路的一端与所述电池相连，所述并联支路的另一端与相应所述DC/DC变换电路的第一端相连；

所述反向电流截止模块的导通方向为：由所述电池流向相应所述DC/DC变换电路。

3.根据权利要求2所述的直流变换器，其特征在于，所述阻抗支路，包括：至少一个电阻；其中：

若所述电阻的个数大于1，则各所述电阻串联连接、并联连接或者串并联连接。

4.根据权利要求2所述的直流变换器，其特征在于，所述阻抗支路中的电阻均为正温度系数PTC热敏电阻。

5.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述开关模块，包括：第二开关器件；其中：

所述第二开关器件的两端分别作为所述开关模块的两端。

6.根据权利要求2至5任一项所述的直流变换器，其特征在于，各开关器件均为：继电器、断路器或者接触器。

7.根据权利要求1至5任一项所述的直流变换器，其特征在于，所述DC/DC变换电路为升压变换电路或者降压变换电路。

8.根据权利要求1至5任一项所述的直流变换器，其特征在于，所述预设电容支路，包括：至少一个电容；其中：

若所述电容的个数大于1，则各所述电容串联连接、并联连接或者串并联连接。

9.根据权利要求1至5任一项所述的直流变换器，其特征在于，所述预设电容支路包括于所述直流变换器。

10.一种储能逆变器，其特征在于，包括：逆变电路和如权利要求1至9任一项所述的直流变换器；其中：

所述直流变换器中的各DC/DC变换电路的第二端均与所述逆变电路的直流侧相连。

11.根据权利要求10所述的储能逆变器，其特征在于，若与所述直流变换器相连的预设电容支路不属于所述直流变换器，则所述预设电容支路包括于所述逆变电路。

12.一种储能系统，其特征在于，包括：电池和如权利要求10或11所述的储能逆变器；其中：

所述储能逆变器的直流侧与所述电池相连；

所述储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载。

13.一种光储系统，其特征在于，包括：电池、光伏逆变器、至少一个光伏组串和如权利要求10或11所述的储能逆变器；其中：

每个所述光伏组串均与所述光伏逆变器的直流侧相连，所述储能逆变器的直流侧与所述电池相连，所述储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载；

所述光伏逆变器复用所述储能逆变器中的逆变电路，或者，所述光伏逆变器的交流侧与所述储能逆变器的交流侧相连。

14.一种风光储系统，其特征在于，包括：风机、电池、风电变流器、光伏逆变器、至少一个光伏组串和如权利要求10或11所述的储能逆变器；其中：

所述风电变流器的机侧与所述风机相连，每个所述光伏组串均与所述光伏逆变器的直流侧相连，所述储能逆变器的直流侧与所述电池相连，所述储能逆变器的交流侧连接于：电网和/或交流负载；

所述风电变流器复用所述储能逆变器中的逆变电路，或者，所述风电变流器的网侧与所述储能逆变器的交流侧相连；

所述光伏逆变器复用所述储能逆变器中的逆变电路，或者，所述光伏逆变器的交流侧与所述储能逆变器的交流侧相连。

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