CN219659591U - 电源电路、电源设备和光伏系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电源电路、电源设备和光伏系统，属于电源技术领域。电源电路包括：多个变换单元，各变换单元的输入端与第一并联母线连接，变换单元配置为对输入电源进行转换；多个机械式的输入开关，各输入开关的第一端与第一并联母线连接，各输入开关的第二端配置为接入输入电源；多个机械式的输出开关，各输出开关的第一端一一对应地与变换单元的输出端连接，各输出开关的第二端配置为提供输出电源。根据本申请的电源电路，可在提高电源电路容量的同时，降低对于机械式开关的通流能力要求，且可以降低成本。

Description

电源电路、电源设备和光伏系统

技术领域

本申请属于电源技术领域，尤其涉及一种电源电路、电源设备和光伏系统。

背景技术

通常电源设备的输入端和输出端均设计有开关元件，以控制电源设备的输入和输出，该开关元件通常为机械式开关，且随着电源设备所需的电流不断增大，对于机械式开关的通流能力要求也随之提升。然而，当电源设备所需的电流足够大时，机械式开关的选型会受限，可能无法选出所需通流能力的器件，或者即使选出也会导致电源设备的成本较高，从而使得电源设备容量受限。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种电源电路、电源设备和光伏系统，可在提高电源电路容量的同时，降低对于机械式开关的通流能力要求，且可以降低成本。

第一方面，本申请提供了一种电源电路，包括：多个变换单元，各变换单元的输入端与第一并联母线连接，变换单元配置为对输入电源进行转换；多个机械式的输入开关，各输入开关的第一端与第一并联母线连接，各输入开关的第二端配置为接入输入电源；多个机械式的输出开关，各输出开关的第一端一一对应地与变换单元的输出端连接，各输出开关的第二端配置为提供输出电源。

根据本申请的电源电路，通过设置多个变换单元对输入电源进行转换，各变换单元可以将总输入电流和总输出电流分解成多路小电流，由于各变换单元的输入端和各输入开关的第一端均与第一并联母线连接，使得输入侧的每一路的小电流可由相应的输入开关独立控制，输出侧的每一路的小电流由各输出开关独立控制；其中，输入侧的电流大小由输入电源决定，因此只需要考虑各输入开关与相应的输入电源的电流匹配，降低了输入开关的通流需求和成本，同样各输出开关所流过的电流也减小，降低了输出开关的通流需求和成本；并且变换单元、输入开关和输出开关具备无限扩展能力，能够提高整个电源电路的输入电流与输出电流，即提升了整个电源的容量，尤其适用于大电流应用场合。

根据本申请的一个实施例，输入电源为直流电源。

根据本申请的一个实施例，电源电路所接入的多个输入电源中包括至多一个电压源。

根据本申请的一个实施例，输入开关和输出开关为隔离开关、负荷开关、断路器、继电器或者接触器。

根据本申请的一个实施例，变换单元为DCDC变换单元。

根据本申请的一个实施例，输入开关允许流通的最大电流大于或等于与其相连的输入电源的最大电流。

第二方面，本申请提供了一种电源设备，电源设备包括如上述实施例中任一项的电源电路。

根据本申请的一个实施例，电源设备包括多个输入端子和一个输出端子，电源电路中的各输入开关的第二端与输入端子对应连接，电源电路中的各输出开关的第二端均与输出端子连接，输出端子用于提供输出电源为负载供电。

根据本申请的一个实施例，电源设备包括多个输入端子和多个输出端子，电源电路中的各输入开关的第二端与输入端子对应连接，电源电路中的各输出开关的第二端与输出端子一一对应地连接，各输出端子用于提供输出电源为负载供电。

第三方面，本申请提供了一种光伏系统，光伏系统包括光伏发电设备和如上述实施例中任一项的电源设备，光伏发电设备配置为向电源设备提供输入电源。

根据本申请的电源设备和光伏系统，通过设置多个变换单元对输入电源进行转换，各变换单元可以将总输入电流和总输出电流分解成多路小电流，由于各变换单元的输入端和各输入开关的第一端均与第一并联母线连接，使得输入侧的每一路的小电流可由相应的输入开关独立控制，降低了输入开关的通流需求和成本，同样输出侧的每一路的小电流由各输出开关独立控制，使得各输出开关所流过的电流减小，降低了输出开关的通流需求和成本；其中，输入侧的电流大小由输入电源决定，因此只需要考虑各输入开关与相应的输入电源的电流匹配，并且具备无限扩展能力，能够提高整个电源电路的输入电流和输出电流，即提升了整个电源的容量，尤其适用于大电流应用场合。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的电源电路的电路结构示意图之一；

图2是本申请实施例提供的电源电路的电路结构示意图之二；

图3是本申请实施例提供的电源电路的电路结构示意图之三；

图4是本申请实施例提供的变换单元的电路结构示意图；

图5是本申请实施例提供的电源设备的电路结构示意图之一；

图6是本申请实施例提供的电源设备的电路结构示意图之二。

附图标记：

电源电路100，变换单元110，输入开关120，输出开关130、第一并联母线140、第二并联母线150；

负载200；

电源设备300，输入端子310，输出端子320；

电感L，第一功率开关管Q1，第二功率开关管Q2，第一电容C1，第二电容C2。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

参照图1，本申请的一个实施例提供了一种电源电路100。

在本实施方式中，电源电路100包括多个变换单元110、多个机械式的输入开关120和多个机械式的输出开关130：各变换单元110的输入端与第一并联母线140连接，变换单元110配置为对输入电源进行转换；各输入开关120的第一端与第一并联母线140连接，各输入开关120的第二端配置为接入输入电源；各输出开关130的第一端一一对应地与变换单元110的输出端连接，各输出开关130的第二端配置为提供输出电源。

可以理解的是，各变换单元110的输入端和各输入开关120的第一端均连接至第一并联母线140，也即各变换单元110的输入端与各输入开关120的第一端的连接点间相互并联。为避免在输入开关120闭合瞬间产生电流冲击，各输入开关120所接入的输入电源的电压可以保持相同。

在任一输入开关120闭合后，该输入开关120所接入的输入电源与各变换单元110的输入端连通。若多个输入开关120闭合，则多个输入电源并联同时输入，且均与各变换单元110的输入端连通。在任一输出开关130闭合后，该输出开关130所连接的变换单元110提供输出电源为负载供电。若多个输出开关130闭合，则与之对应连接的多个变换单元110提供输出电源为负载供电。

需要说明的是，变换单元110可以包括升压电路、降压电路或者隔离电路，以实现升压、降压或者电压隔离等功能。或者变换单元110可以同时包含上述各种类型的电路，从而具有升压、降压和电压隔离功能。变换单元110的具体结构和原理已有成熟的技术，本实施方式对此不加以限制。

在一些实施例中，输出开关130的第二端可以连接至第二并联母线150，各变换单元110的输出电流在第二并联母线150上汇总。第二并联母线150可以设有输出端子，以将汇总后的电流进行输出。

参照图2，在一些实施例中，输入开关120的数量可以大于变换单元110的数量，增大输入开关120的数量可以便于接入更多的输入电源。各输入电源提供的输入电流汇总后，再重新分配至各变换单元110进行转换。

在一些实施例中，输入开关120和输出开关130均为机械式开关，如隔离开关、负荷开关、断路器、继电器或者接触器等。机械式开关更适用于大电流的应用环境。

可以理解的是，每一个变换单元110及其对应的输出开关130形成一个电流通路，每一条电流通路的最大输出电流受到其自身元器件性能的限制，其中，各电流通路的最大输出电流可以相同。在进行供电时，可以再将各输出开关130的第二端相互连接，使各变换单元110并联地向外部供电，此时电源电路100的输出电流为各变换单元110的输出电流之和。

电源电路100的最大输出电流等于所有电流通路的最大输出电流之和。由于较小的输出电流的电流通路更易于实现，因此通过将所需的较大的输出电流划分为多个子输出电流，降低了实现难度，甚至可以降低成本。

作为一种示例，若电源电路100所需的最大输出电流为500A。则可以设计并联的5个输出为100A的变换单元，相应的输出开关130可以按照100A的标准进行选取。若仅设计一个输出大电流为500A的变换单元，则输出开关130需要按照500A的标准进行选取。显然，按照100A的标准相较于按照500A的标准选取元器件更容易。由于电子器件的性能越高，其成本也越高，因此5个按照100A的标准选取的元器件的成本甚至可能小于1个按照100A的标准选取的元器件的成本。

可以理解的是，输入开关120可以按照其所接入的输入电源的电流进行选型，也即输入开关120允许流通的最大电流大于或等于与其相连的输入电源的最大电流即可。由于每一个输入电源的最大电流小于电源电路100的最大输入电流，因此输入开关120也可以按照较低的标准进行选型。

作为一种示例，若电源电路100总输入电流为500A。则可以采用5个100A的输入电源，那么，每一个输入开关120可以按照100A的标准进行选型。若仅采用一个500A的输入电源，则输入开关需要按照500A的标准进行选型。显然，相比于直接采用500A的输入电源的情况下按照100A的标准选型更容易实现，成本更低。

根据本申请的电源电路100，通过设置多个变换单元110对输入电源进行转换，各变换单元110可以将总输入电流和总输出电流分解成多路小电流，由于各变换单元的输入端和各输入开关的第一端均与第一并联母线连接，使得输入侧的每一路的小电流可由相应的输入开关120独立控制，输出侧的每一路的小电流由各输出开关130独立控制；其中，输入侧的电流大小由输入电源决定，因此只需要考虑各输入开关120与相应的输入电源的电流匹配，降低了输入开关120的通流需求和成本，同样各输出开关130所流过的电流也减小，降低了输出开关130的通流需求和成本；并且变换单元110、输入开关120和输出开关130具备无限扩展能力，能够提高整个电源电路100的输入电流与输出电流，即提升了整个电源的容量，尤其适用于大电流应用场合。

参照图3，在一些实施例中，输入电源可以为直流电源。

在本实施方式中，每一个输入开关120的第一端的正极与对应的变换单元110的正极输入端连接，每一个输入开关120的第一端的负极与对应的变换单元110的负极输入端连接，各输入开关120的第一端的正极相互连接，各输入开关120的第一端的负极相互连接，形成第一并联母线140。每一个输出开关130的第一端的正极与对应的变换单元110的正极输出端连接，每一个输出开关130的第一端的负极与对应的变换单元110的负极输出端连接，各输出开关130的第二端的正极相互连接，各输出开关130的第二端的负极相互连接，形成第二并联母线150。第二并联母线150的正极与负载200的正极连接，第二并联母线150的负极与负载200的负极连接。

输入开关120和输出开关130可以为双刀单掷开关，其两对端子分别与正极和负极连接，从而对正负极进行同步控制。

可以理解的是，直流电源的输出电压较为稳定，在接入电源电路100后，不容易因电流冲击而损坏。而对于交流电源，需要保证各交流电源之间不能存在相位差。

在一些实施例中，输入电源可以为光伏发电设备，光伏发电设备输出的为直流电源。通过采用相同的光伏发电设备作为输入电源，不容易出现输入电源的电压不一致的问题。

在一些实施例中，电源电路100所接入的多个输入电源中包括至多一个电压源。

可以理解的是，电流源的内阻相对负载阻抗很大，负载阻抗波动不会改变电流大小。利用电流源可以使电源电路100所输出的电流更稳定。电压源两端总能保持一定的电压而不论流过的电流为多少，但其所提供的电流可以无穷大。为避免输入电源损坏，至多只能有一个电压源。

在一些实施例中，电源电路100所接入的多个输入电源均为电流源。

可以理解的是，所有输入电源均采用电流源，可以使得多个输入开关120与多个变换单元110之间可以并联。

在一些实施例中，变换单元110为DCDC变换单元。

参照图4，作为一种示例，变换单元110可以包括电感L、第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第一电容C1和第二电容C2。第一功率开关管Q1的第一端与第一电容C1的第一端连接，第一功率开关管Q1的第二端分别与电感L的第一端和第二功率开关管Q2的第一端连接，电感L的第二端与第二电容C2的第一端连接，第二功率开关管Q2的第二端分别与第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端连接；其中，第一电容C1的第一端作为变换单元110正极输入端，第一电容C1的第二端作为变换单元110负极输入端，第二电容C2的第一端作为变换单元110正极输出端，第二电容C2的第二端作为变换单元110负极输出端。

在该示例中，第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的控制端可以于控制器连接，该控制器还可以与输入开关120和输出开关130连接。第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2可以均为三极管、MOSFET管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor)或者IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。若第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2均为MOSFET管，则其对应的第一端为漏极，对应的第二端为源极，控制端为栅极。

图4所示的变换单元110的工作原理可以为：第一时间段内控制第一功率开关管Q1导通，控制第二功率开关管Q2断开，此时电感L开始充电；第二时间段内控制第一功率开关管Q1断开，控制第二功率开关管Q2导通，此时电感L开始放电，第一时间段和第二时间段为一个控制周期。该变换单元110可以实现降压功能，降压比例取决于第一时间段和第二时间段的比值。

本申请的一个实施例还提供了一种电源设备300，电源设备300包括根据上述实施例中任一项的电源电路100。电源电路100的具体结构和原理可以参照上述各实施例，本实施方式在此不再赘述。

根据本申请的电源设备300，通过设置多个变换单元110将总输入电流和总输出电流分解成多路小电流，由于各变换单元的输入端和各输入开关的第一端均与第一并联母线连接，使得输入侧的每一路的小电流可由相应的输入开关120独立控制，输出侧的每一路的小电流由各输出开关130独立控制；其中，输入侧的电流大小由输入电源决定，因此只需要考虑各输入开关120与相应的输入电源的电流匹配，降低了输入开关120的通流需求和成本，同样各输出开关130所流过的电流也减小，降低了输出开关130的通流需求和成本；并且变换单元110、输入开关120和输出开关130具备无限扩展能力，能够提高整个电源电路100的输入电流，即提升了整个电源的容量，尤其适用于大电流应用场合。当然电源设备300还可以采用上述各实施例中的技术方式，其也具有相应的技术效果。

参照图5，在一些实施例中，电源设备300包括多个输入端子310和一个输出端子320，电源电路100中的各输入开关120的第二端与输入端子310对应连接，电源电路100中的各输出开关130的第二端均与输出端子320连接，输出端子320用于提供输出电源为负载200供电。

需要说明的是，电源设备300还可以具有柜体，变换单元110、输入开关120和输出开关130封装于柜体内。柜体可以对内部器件起到保护作用。输入端子310和输出端子320设置于柜体上，以实现柜体内部与外部的电连接。

输入端子310和输出端子320均包括正极端子和负极端子，输入开关120的第二端的正极与对应的输入端子310的正极端子连接，输入开关120的第二端的负极与对应的输入端子310的负极端子连接，输入端子310用于与外部的输入电源连接。

在本实施方式中，输出端子320的数量为一个，即电源设备300提供一路输出。各输出开关130的第二端的正极均与输出端子320中的正极端子连接，各输出开关130的第二端的负极均与输出端子320中的负极端子连接。输出端子320的输出为各变换单元110的输出总和。

参照图6，在一些实施例中，电源设备300包括多个输入端子310和多个输出端子320，电源电路100中的各输入开关120的第二端与输入端子310对应连接，电源电路100中的各输出开关130的第二端与输出端子320一一对应连接，各输出端子320用于提供输出电源为负载200供电。

本实施方式与上一实施例的不同之处在于：输出端子320的数量为多个，即电源设备300提供多路输出。且每一变换单元110对应有单独的输出端子320。输出开关130的第二端的正极与对应的输出端子320中的正极端子连接，输出开关130的第二端的负极与对应的输出端子320中的负极端子连接。各输出端子320的输出与对应的变换单元110的输出相同。

在本实施方式中，为向负载200提供所需的电流，可以将各输出端子320的输出并联后再与负载200串联。由于本实施方式中电源设备300提供有多路输出，根据负载200的需要可以选择适当数量的输出端子320进行并联，从而可以驱动多个负载200，也可以适配不同类型的负载，其输出灵活性更好。

第三方面，本申请提供了一种光伏系统，光伏系统包括光伏发电设备和如上述实施例中任一项的电源设备300，光伏发电设备配置为向电源设备提供输入电源。电源设备300的具体结构和原理可以参照上述各实施例，本实施方式在此不再赘述。

在一些实施例中，光伏系统可以包括多个光伏发电设备，各光伏发电设备的输出端与电源设备300的输入端子310连接，各光伏发电设备用于为电源设备300提供输入电源。

在一些实施例中，光伏系统可以包括多个光伏发电设备和多个汇流箱，各汇流箱的输入端与多个光伏发电设备连接，各汇流箱的输出端与与电源设备300的输入端子310连接，各汇流箱用于为电源设备300提供输入电源。

根据本申请的光伏系统，通过设置多个变换单元对输入电源进行转换，将总输入电流和总输出电流分解成多路小电流，由于各变换单元的输入端和各输入开关的第一端均与第一并联母线连接，使得输入侧的每一路的小电流可由相应的输入开关120独立控制，输出侧的每一路的小电流由各输出开关130独立控制；其中，输入侧的电流大小由输入电源决定，因此只需要考虑各输入开关120的选型和与其相连的输入电源的电流匹配，降低了输入开关120的通流需求和成本，同样输出开关130所流过的电流也减小，降低了输出开关130的通流需求和成本；并且变换单元110、输入开关120和输出开关130具备无限扩展能力，能够提高整个电源电路100的输入电流和输出电流，即提升了整个电源的容量，尤其适用于大电流应用场合。当然光伏系统还可以采用上述各实施例中的技术方式，其也具有相应的技术效果。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电源电路，其特征在于，包括：

多个变换单元，各所述变换单元的输入端与第一并联母线连接，所述变换单元配置为对输入电源进行转换；

多个机械式的输入开关，各所述输入开关的第一端与所述第一并联母线连接，各所述输入开关的第二端配置为接入所述输入电源；

多个机械式的输出开关，各所述输出开关的第一端一一对应地与所述变换单元的输出端连接，各所述输出开关的第二端配置为提供输出电源。

2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述输入电源为直流电源。

3.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路所接入的多个输入电源中包括至多一个电压源。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电源电路，其特征在于，所述输入开关和所述输出开关为隔离开关、负荷开关、断路器、继电器或者接触器。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的电源电路，其特征在于，所述变换单元为DCDC变换单元。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的电源电路，其特征在于，所述输入开关允许流通的最大电流大于或等于与其相连的输入电源的最大电流。

7.一种电源设备，其特征在于，所述电源设备包括如权利要求1-6中任一项所述的电源电路。

8.根据权利要求7所述的电源设备，其特征在于，所述电源设备包括多个输入端子和一个输出端子，所述电源电路中的各输入开关的第二端与所述输入端子对应连接，所述电源电路中的各输出开关的第二端均与所述输出端子连接，所述输出端子用于提供输出电源为负载供电。

9.根据权利要求7所述的电源设备，其特征在于，所述电源设备包括多个输入端子和多个输出端子，所述电源电路中的各输入开关的第二端与所述输入端子对应连接，所述电源电路中的各输出开关的第二端与所述输出端子一一对应地连接，各所述输出端子用于提供输出电源为负载供电。

10.一种光伏系统，其特征在于，所述光伏系统包括光伏发电设备和如权利要求7-9中任一项所述的电源设备，所述光伏发电设备配置为向所述电源设备提供输入电源。