一种电源变换系统及供电系统的制作方法

1.本技术涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电源变换系统及供电系统。


背景技术：

2.目前，在电源变换领域，例如光伏发电或者储能系统，一般包括dc/dc变换器，dc/dc变换器实现电压的转换，例如可以实现升压、降压或者升降压。在电源变换中，一般直流电源的电压范围浮动较大，即工作电压范围较宽，这样将导致系统中的dc/dc变换器的工作电压范围也较宽。但是dc/dc变换器的工作电压存在额定电压，额定电压一般位于dc/dc变换器的工作电压范围的中间；当dc/dc变换器工作在额定电压附近时，dc/dc变换器的电能转换效率较高，当dc/dc变换器工作在两边的边界电压范围时，dc/dc变换器的电能转换效率较低。当dc/dc变换器的电能转换效率较低时，将影响整个系统的电能转换效率，使系统效率降低。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种电源变换系统及供电系统，能够提高dc/dc变换器的电能转换效率。
4.为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下：
5.本技术提供一种电源变换系统，包括：主dc/dc变换器和至少一个从dc/dc变换器；
6.所述主dc/dc变换器的输入端和所述至少一个从dc/dc变换器的输入端并联连接在所述电源变换系统的第一端；所述至少一个从dc/dc变换器的输出端均连接一个第一电容或电池；
7.所述主dc/dc变换器的输出端、所述至少一个从dc/dc变换器的输出端和直流电源串联后连接在所述电源变换系统的第二端。
8.优选地，还包括：控制器和第二电容；
9.所述第二电容并联在所述电源变换系统的第一端；
10.所述控制器，用于在所述电源变换系统的初始状态为所述第二电容充电，使所述第二电容的电压与所述直流电源的电压相等。
11.优选地，所述主dc/dc变换器为升降压dc/dc变换器；所述至少一个从dc/dc变换器为降压dc/dc变换器、升降压dc/dc变换器或升压dc/dc变换器。
12.优选地，所述至少一个从dc/dc变换器包括一个从dc/dc变换器。
13.本技术提供一种电源变换系统，包括：至少一个公共dc/dc变换器和至少两个子系统；
14.每个所述子系统包括：主dc/dc变换器；每个主dc/dc变换器对应一个直流电源；
15.所述主dc/dc变换器的输入端和所述公共dc/dc变换器的输入端并联连接在所述电源变换系统的第一端；
16.所述主dc/dc变换器的输出端、所述公共dc/dc变换器的输出端与所述主dc/dc变
换器对应的所述直流电源串联后连接在所述电源变换系统的第二端。
17.优选地，每个所述子系统还包括：至少一个从dc/dc变换器；
18.所述主dc/dc变换器的输出端、所述至少一个从dc/dc变换器的输出端、所述公共dc/dc变换器的输出端与所述主dc/dc变换器对应的所述直流电源串联后连接在所述电源变换系统的第二端。
19.优选地，还包括：控制器和输出电容；
20.所述输出电容的两端分别连接所述电源变换系统的正输出端和负输出端；
21.所述控制器，用于在所述电源变换系统的初始状态为所述输出电容充电，使所述输出电容的电压与所述直流电源的电压相等。
22.优选地，所述主dc/dc变换器为升降压dc/dc变换器；所述至少一个从dc/dc变换器为升降压dc/dc变换器，所述公共dc/dc变换器为升降压dc/dc变换器。
23.优选地，所述至少一个从dc/dc变换器包括至少两个从dc/dc变换器。
24.本技术还提供一种供电系统，包括所述的电源变换系统，所述直流电源为光伏阵列或储能系统，还包括：逆变器；
25.所述电源变换系统的输出端连接所述逆变器的输入端。
26.通过上述技术方案可知，本技术具有以下有益效果：
27.该电源变换系统，包括：主dc/dc变换器和至少一个从dc/dc变换器；不具体限定从dc/dc变换器的数量，例如可以包括一个从dc/dc变换器，也可以包括多个从dc/dc变换器，当从dc/dc变换器的数量越多时，每个dc/dc变换器承担的电压越小，越有利于从dc/dc变换器的选型和设计，有助于提高每个从dc/dc变换器的电能转换效率。本技术提供的电源变换系统包括多个dc/dc变换器，多个dc/dc变换器的输出端串联在一起，从而降低每个dc/dc变换器承担的电压。如果每个dc/dc变换器的工作电压范围较小，则dc/dc变换器的电能转换效率较高，从而可以提高整个电源变换系统的效率。另外，由于多个dc/dc变换器的输出电压串联在一起可以实现较大的电压变化范围，因此可以满足直流电源的工作电压范围较大的需求。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术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，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为一种电源变换系统的示意图；
30.图2为另一种电源变换系统的示意图；
31.图3为本技术实施例提供的一种电源变换系统的示意图；
32.图4为本技术实施例提供的另一种电源变换系统的示意图；
33.图5为图3所示的电源变换系统的一种应用场景示意图；
34.图6为图4所示的电源变换系统的一种应用场景示意图；
35.图7为本技术实施例提供的另一种电源变换系统的示意图；
36.图8为本技术提供的又一种电源变换系统的示意图。
具体实施方式
37.为了帮助更好地理解本技术实施例提供的方案，在介绍本技术实施例提供的方法之前，先介绍本技术实施例方案的应用场景。
38.参见图1，该图为一种光伏系统的示意图。
39.例如，在光伏发电系统或者储能系统中，为了给逆变器200提供稳定的输入电压，一般包括dc/dc变换器100，利用dc/dc变换器100对光伏阵列pv的电压进行调整后提供给逆变器200，其中，dc/dc变换器100可以为升压变换器、也可以为升降压变换器，也可以为降压变换器；即dc/dc变换器100的输入电压为v1，dc/dc变换器100的输出电压为v2。
40.由于dc/dc变换器100的输出电压v3有限，即范围有限，为了提高dc/dc变换器100的输出电压的范围，可以利用串联调压的模式，下面结合附图进行介绍。
41.参见图2，该图为另一种电源变换系统的示意图。
42.为了提高直流电源v1的工作电压范围，例如v1来源于光伏阵列，可以设置dc/dc变换器100的输出电压v2与直流电源的电压v1串联，即v3为dc/dc变换器100的输入电压，即dc/dc变换器100的输入端为in，输出端为out；v2为dc/dc变换器100的输出电压，从图2所示的连接关系可以看出，v3＝v1+v2。本技术不限定v1与v3的关系，v3可以大于v1，v3也可以小于v1。当v1大于v3时，v2为小于零的负值。
43.由于v1+v2＝v3，当v1对应的工作电压范围较宽时，dc/dc变换器100的输出电压v2也需要在较宽的电压范围工作，dc/dc变换器100工作在中间电压值时，其输出功率比较高，效率比较高；dc/dc变换器100工作在两边界的电压范围时，dc/dc变换器的电能转换效率比较低，会发热比较严重，进而可能出现限功率输出。
44.导致dc/dc变换器100的设计比较困难，在一些工作电压点转换效率较低，限制了dc/dc变换器100的输出功率，从而较大影响整个电源变换系统的性能，例如使光伏发电系统的效率降低。
45.为了解决以上的技术问题，本技术实施例提供的电源变换系统，采用多个dc/dc变换器的输出电压均与直流电源串联，电源变换系统的输出电压等于直流电源的电压与多个dc/dc变换器的输出电压之和。这样在v1的工作电压范围较大时，将v3-v1的电压差分摊到多个dc/dc变换器上，从而每个dc/dc变换器的输出端承担的电压范围可以变小，即缩小dc/dc变换器的输出电压的范围，从而有利于dc/dc变换器的设计，提高dc/dc变换器的电能转换效率，从而提高整个电源变换系统的电能转换效率。
46.为了使本领域技术人员更好地理解本技术提供的技术方案，下面结合附图进行详细介绍。
47.参见图3，该图为本技术实施例提供的一种电源变换系统的示意图。
48.本实施例提供的电源变换系统，包括：主dc/dc变换器和至少一个从dc/dc变换器；本技术实施例不具体限定从dc/dc变换器的数量，例如可以包括一个从dc/dc变换器，也可以包括多个从dc/dc变换器，当从dc/dc变换器的数量越多时，每个dc/dc变换器承担的电压越小，越有利于从dc/dc变换器的选型和设计，有助于提高每个从dc/dc变换器的电能转换效率。
49.本技术实施例不限定电源变换系统的具体应用场景，例如可以为光伏发电系统，也可以为储能系统，即该电源变换系统的电源来源可以来自于光伏阵列，也可以来自于储
能系统中的电池簇。
50.主dc/dc变换器的输入端和所述至少一个从dc/dc变换器的输入端并联连接在所述电源变换系统的第一端；应该理解，本技术实施例提供的电源变换系统可以为双向系统，即电源变换系统的第一端可以为输入端，也可以为输出端，本技术不做具体限定。
51.所述主dc/dc变换器的输出端、所述至少一个从dc/dc变换器的输出端和直流电源串联后连接在所述电源变换系统的第二端。
52.电源变换系统的正输入端连接直流电源的正端；所述主dc/dc变换器的输出端和至少一个从dc/dc变换器的输出端串联后连接在所述直流电源的负端与所述电源变换系统的负输出端之间；所述电源变换系统的输出电压为所述直流电源的电压、所述主dc/dc变换器的输出电压与所述至少一个从dc/dc变换器的输出电压之和。
53.为了方便描述和便于理解，下面先以一个从dc/dc变换器为例进行介绍。
54.电源变换系统包括主dc/dc变换器100和从dc/dc变换器300，从图3可以看出，主dc/dc变换器100的输入端和从dc/dc变换器300的输入端均连接v3，其中，主dc/dc变换器100的输出电压为v2，从dc/dc变换器300的输出电压为v2a，即v1、v2和v2a串联在一起，v3为电源变换系统的输出电压，即v3＝v1+v2+v2a。
55.每个dc/dc变换器的输出电压可以相等，也可以不相等，只要满足v1+v2+v2a＝v3即可。
56.当v1》v3时，主dc/dc变换器和/或从dc/dc变换器的输出电压可能为负电压。
57.本实施例提供的电源变换系统，利用两个dc/dc变换器串联在一起，可以实现直流电源的电压v1比较低时，电源变换系统能够输出一个比较大的v3。利用两级dc/dc变换器串联在一起，可以实现较大的功率输出。例如，当两级dc/dc变换器串联在一起需要分摊0-200v范围的电压时，每个dc/dc变换器需要分摊的电压为0-100v。如果仅有一个dc/dc变换器，则需要一个dc/dc变换器需要承担0-200v的电压，这样会增大dc/dc变换器的工作电压范围，如果dc/dc变换器的工作电压范围太大，则导致dc/dc变换器的电能转换效率较低，进而影响整个电源变换系统的效率。而如果每个dc/dc变换器的工作电压范围较小，则dc/dc变换器的电能转换效率较高，从而可以提高整个电源变换系统的效率。另外，由于多个dc/dc变换器的输出电压串联在一起可以实现较大的电压变化范围，因此可以满足直流电源v1的工作电压范围较大的需求。本技术实施例提供的电源变换系统包括多个dc/dc变换器，多个dc/dc变换器的输出端串联在一起，从而降低每个dc/dc变换器承担的电压。
58.图3介绍的是电源变换系统是以一个从dc/dc变换器为例进行的介绍，下面介绍包括多个从dc/dc变换器的实现方式。
59.参见图4，该图为本技术实施例提供的另一种电源变换系统的示意图。
60.图4中以电源变换系统包括一个主dc/dc变换器100和n个从dc/dc变换器，分别为第一从dc/dc变换器301至第n从dc/dc变换器302，其中，第一从dc/dc变换器301的输出电压为v21，第n从dc/dc变换器302的输出电压为v2n。
61.从图4可以看出，主dc/dc变换器100和所有从dc/dc变换器的输入电压均为v3，即第一从dc/dc变换器301至第n从dc/dc变换器302的输入电压均为v3，从图4的连接关系可以得出，v3＝v1+v2+v21+
…
+v2n。
62.其中v1来自于直流电源，例如直流电源为光伏阵列。由于光伏阵列的电压受光照
影响较大，因此，浮动较大，这样v1的电压变化范围较宽，当v1电压变化范围较宽时，v2+v21+
…
+v2n之和变化范围也较宽，由于多个dc/dc变换器的输出端串联在一起，因此，每个dc/dc变换器分担的电压较小，利于dc/dc变换器的选型和设计，这样可以使每个dc/dc变换器的工作电压范围较小，从而使dc/dc变换器大部分时间工作在额定电压附近，从而提高dc/dc变换器的电能转换效率，进而提高整个电源变换系统的效率。
63.参见图5，该图为图3所示的电源变换系统的一种应用场景示意图。
64.图5是图3应用于光伏系统的应用场景，即电源变换系统的输出端连接逆变器200的输入端，该电源变换系统用于将光伏阵列输出的电压v1输出给逆变器200的输入端，同时，主dc/dc变换器100和从dc/dc变换器300的输入电压均为v3，输出电压均与v1串联，从而实现逆变器200的输入电压v3＝v1+v2+v2a。
65.下面介绍电源变换系统包括多个从dc/dc变换器的情况。
66.参见图6，该图为图4所示的电源变换系统的一种应用场景示意图。
67.与图5类似，区别仅是包括多个从dc/dc变换器，本实施例中继续以电源变换系统应用于光伏发电领域为例进行介绍，即v3作为逆变器200的输入电压。图6与图5相同的部分在此不再赘述。
68.以上介绍的电源变换系统均是对应一路直流电源，下面介绍本技术实施例提供的另一种电源变换系统，可以对应多路直流电源，包括多个子系统，多个子系统的输出端并联在一起。
69.参见图7，该图为本技术实施例提供的另一种电源变换系统的示意图。
70.本实施例提供的电源变换系统，包括：至少一个公共dc/dc变换器500和至少两个子系统；图7所示的电源变换系统包括n个子系统，每个子系统对应各自的直流电源。第一子系统对应直流电源v1，第n子系统对应直流电源v1n。
71.每个子系统包括：主dc/dc变换器；如图7所示，第一主dc/dc变换器101，直至第n主dc/dc变换器10n，本技术不具体限定主dc/dc变换器的数量，可以根据实际需要来选择。
72.主dc/dc变换器的输入端和公共dc/dc变换器的输入端并联连接电源变换系统的第一端；即，第一主dc/dc变换器101的输入端和第n主dc/dc变换器10n的输入端均连接v3的两端。
73.主dc/dc变换器的输出端、公共dc/dc变换器的输出端与直流电源串联后连接在电源变换系统的第二端。即，第一主dc/dc变换器101的输出端与对应的直流电源v1串联后连接在第一子系统的第二端，第n主dc/dc变换器10n的输出端与对应的直流电源v1n串联后连接在第n子系统的第二端。
74.即，v3＝v1+v2+v2com＝v1n+v2n+v2com。
75.从以上分析以及图7可以看出，多个子系统共用同一个公共dc/dc变换器500，公共dc/dc变换器500为每个子系统提供了输出电压v2com，即公共dc/dc变换器500为每个子系统提供基础的初始电压v2com，避免每个子系统都需要抬高很大的电压，这样可以降低每个子系统的从dc/dc变换器的数量，也可以降低每个子系统需要分担的电压，从而有利于每个系统中从dc/dc变换器的选型，有助于提高各个子系统中主dc/dc变换器和各个从dc/dc变换器的工作效率。
76.本技术实施例中仅是示意了一种实现方式，应该理解，适用于所有子系统的公共
dc/dc变换器可以为一个，也可以为多个，多个公共dc/dc变换器均为每个子系统提供公共电压。图7所示的电源变换系统中每个子系统不包括从dc/dc变换器，下面结合图8介绍每个子系统中包括从dc/dc变换器的实现方式。
77.参见图8，该图为本技术实施例提供的又一种电源变换系统的示意图。
78.本实施例提供的电源变换系统，包括：至少一个公共dc/dc变换器和至少两个子系统；
79.本实施例中以公共dc/dc变换器为一个为例进行介绍。
80.每个子系统包括：主dc/dc变换器；每个主dc/dc变换器对应一个直流电源；另外每个子系统还可以包括至少一个从dc/dc变换器；应该理解，本技术不限定每个子系统包括的从dc/dc变换器的数量，可以为一个，也可以为多个。本实施例对应的图8以每个子系统包括多个从dc/dc变换器为例进行介绍。每个子系统的连接关系类似。
81.对于每个子系统而言，主dc/dc变换器的输入端、至少一个从dc/dc变换器的输入端和所述公共dc/dc变换器的输入端并联在连接所述电源变换系统的第一端；所述至少一个从dc/dc变换器的输出端均连接一个电容；
82.所述主dc/dc变换器的输出端、所述至少一个从dc/dc变换器的输出端和所述公共dc/dc变换器的输出端与主dc/dc变换器对应的直流电源串联后连接在所述电源变换系统的第二端；
83.电源变换系统的输出电压为所述直流电源的电压、所述主dc/dc变换器的输出电压、至少一个从dc/dc变换器的输出电压与所述公共dc/dc变换器的输出电压之和。
84.下面结合图8进行详细说明，图8中包括m个子系统，m为大于等于2的整数，每个子系统中包括n个从dc/dc变换器，n为大于等于1的整数，图8中以n大于2为例进行说明。
85.第一子系统包括第一主dc/dc变换器，第一从dc/dc变换器301直至第n从dc/dc变换器302，第一子系统对应的直流电源的电压为v1，第一主dc/dc变换器的输入电压为v3，第一主dc/dc变换器的输出电压为v2，第一从dc/dc变换器301直至第n从dc/dc变换器302的输入电压均为v3，另外，公共dc/dc变换器500的输入电压也为v3，从图8可以看出，v3＝v1+v2+v21+
…
+v2n+v2com。
86.与第一个子系统类似，第m个子系统包括一个主dc/dc变换器和n个从dc/dc变换器，其中m可以等于n，m也可以不等于n。从图8可以看出，第m主dc/dc变换器的输入电压为v3，输出电压为v2m。第一从dc/dc变换器的输出电压为v2m1，第n从dc/dc变换器的输出电压为v2mn，对于第m个子系统来说，满足v3＝v1m+v2m+v2m1+
…
+v2mn+v2com。
87.从以上分析以及图8可以看出，多个子系统共用同一个公共dc/dc变换器500，公共dc/dc变换器500为每个子系统提供了输出电压v2com，即公共dc/dc变换器500为每个子系统提供基础的初始电压v2com，避免每个子系统都需要抬高很大的电压，这样可以降低每个子系统的从dc/dc变换器的数量，也可以降低每个子系统需要分担的电压，从而有利于每个系统中从dc/dc变换器的选型，有助于提高各个子系统中主dc/dc变换器和各个从dc/dc变换器的工作效率。
88.本技术实施例中仅是示意了一种实现方式，应该理解，适用于所有子系统的公共dc/dc变换器可以为一个，也可以为多个，多个公共dc/dc变换器均为每个子系统提供公共电压。
89.本实施例提供的电源变换系统，还包括：控制器和第二电容；电源变换系统的第二电容的两端分别连接电源变换系统的正输出端和负输出端；即v3为第二电容上的电压。
90.控制器，用于在电源变换系统的初始状态为第二电容充电，使第二电容的电压预充到从dc/dc可以启动工作即可。
91.从图8中可以看出，每个公共dc/dc变换器的输出端均连接有一个电容，各个dc/dc变换器的输出电压均为对应的输出电容上的电压。
92.本技术实施例不具体限定各个dc/dc变换器的类型，主dc/dc变换器为升降压dc/dc变换器；各个从dc/dc变换器也可以为升降压dc/dc变换器，公共dc/dc变换器为升降压dc/dc变换器。
93.本实施例提供的电源变换系统，包括多个子系统，多个子系统可以共用公共dc/dc变换器，公共dc/dc变换器可以为每个子系统提供一个基础电压，从而可以减轻每个子系统内部的dc/dc变换器承担的电压，进而可以使子系统内部的dc/dc变换器的工作电压范围较小，有利于提高dc/dc变换器的工作效率，进而提高整个电源变换系统的工作效率。另外，由于多个dc/dc变换器的输出电压串联在一起可以实现较大的电压变化范围，因此可以满足直流电源v1的工作电压范围较大的需求。
94.需要说明的是，以上各个实施例提供的电源变换系统中主dc/dc变换器和从dc/dc变换器可以独立工作，也可以功率耦合，本技术具体不做限定。
95.基于以上实施例提供的一种电源变换系统，本技术还提供一种供电系统，包括以上实施例介绍的电源变换系统，其中直流电源为光伏阵列或储能系统，还包括：逆变器；
96.电源变换系统的输出端连接逆变器的输入端。
97.储能系统可以包括多个电池簇。
98.通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
99.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
100.还需要说明的是，在本文中，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。
101.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将
不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。