电能转换装置及其利用该电能转换装置的系统的制作方法

本实用新型涉及一种电能转换技术领域，特别是涉及一种电能转换装置及其利用该电能转换装置的系统。

背景技术：

电能转换非常常见，为了实现特定目的，往往需要将交流电转换成直流电(AC-DC)，直流电转换直流电(DC-DC)，直流电转换交流电(DC-AC，即逆变器)以及各种上述转换的各种组合。

目前，新能源发电和电动汽车发展很快，各种电能转换大量应用，往往可实现某一种电能转换，但是无法实现各种复杂电能转换，例如，当电网断电，而此时某辆电动汽车又无电能，而其它电动汽车又有充足的电能，一般做法是将其能量充足的储能设备换上，但是这样太麻烦，如何解决这样的问题，是现目前我们亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种电能转换装置及其利用该电能转换装置的系统。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种电能转换装置，该装置包括交流转直流模块、相同输出和/或不同输出的M个双向直流转直流模块以及控制器，所述M为正整数；交流转直流模块的电压输出端与直流母线相连，直流母线与双向直流转直流模块的电压输入端相连；控制器的导通控制端与双向直流转直流模块的导通控制端相连。

将该装置的电压输入端与输电线缆(220/380V 50HZ)相连，该装置的电压输出端与储能设备(电池储能堆/电池、电动轿车或者电动客车)相连，当电网为储能设备充电时，交流转直流模块导通且双向直流转直流模块正向导通，交流转直流模块将工业用电或者市电转换为直流电压(一般为500～1000V，优选为540V、700V或者800V)，双向直流转直流模块将其直流电压转换为储能设备相适应的电压；或者，当储能设备为另一储能设备充电时，交流转直流模块截止且与储能设备放电相连的双向直流转直流模块处于反向导通，与储能设备充电相连的双向直流转直流模块处于正向导通，将一储能设备中的能量转移到另一储能设备。双向直流转直流模块实现各种电能电压转换，为各种新能源汽车双向充放电。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括太阳能光伏发电板和单向直流转直流模块，太阳能光伏发电板的电压输出端与单向直流转直流模块的电压输入端相连，单向直流转直流模块的电压输出端与直流母线相连。为装置提供额外的电能输入。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括直流转交流模块，直流转交流模块的输入端与直流母线相连；控制器的导通控制端与直流转交流模块的导通端相连。当输电线缆功率不足时，通过直流转交流模块(逆变器)将储能设备或者太阳能光伏发电板获得的电能传输给输电线缆，保证输电线缆正常工作。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括升压变压器，升压变压器的电压输入端与直流转交流模块的电压输出端相连。将升压变压器的电压输出端与高压输电线缆(10KV)相连，将储能设备或太阳能光伏发电板输出的电能转换成高压电。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括降压变压器，降压变压器的电压输出端与交流转直流模块的电压输入端相连。

将降压变压器的电压输入端与输电线缆相连，双向直流转直流模块的电压输出端与储能设备(电池储能堆/电池、电动轿车或者电动客车)相连，当为储能设备充电时，交流转直流模块导通且双向直流转直流模块正向导通，降压变压器将高压电(10KV)转换成工业用电或者市电(380/220V 50HZ)，交流转直流模块将工业用电或者市电转换为直流电压(一般为500～1000V，优选为540V、700V或者800V)，双向直流转直流模块将其直流电压转换为储能设备相适应的电压。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括与双向直流转直流模块数量相等的电压检测器，所述电压检测器用于检测储能设备的电压，电压检测器的输出端与控制器的电压输入端相连，控制器的电压输出端与双向直流转直流模块的电压调节端相连。当双向直流转直流模块为不同输出时，通过切换双向直流转直流模块(该模块具有多绕组)的绕组，来实现不同电压的输出。

在本实用新型的一种优选实施方式中，双向直流转直流模块包括多绕组变压器，多绕组变压器的输入回路的第一端a分别与二极管D1的正极和二极管D2的负极相连，多绕组变压器的输入回路的第二端b分别与二极管D3的正极和二极管D4的负极相连，二极管D3的负极与二极管D1的负极相连，二极管D4的正极与二极管D2的正极相连；多绕组变压器的输出回路的第一端c分别与二极管D5的正极和二极管D6的负极相连，多绕组变压器的输出回路的第二端d分别与二极管D7的正极和二极管D8的负极相连，二极管D7的负极与二极管D5的负极相连，二极管D8的正极与二极管D6的正极相连；还包括与二极管数量相等的开关模块，每个开关模块的输出回路对应与每个二极管并联。该电路简单，实现直流转直流的双向传输。

在本实用新型的一种更加优选实施方式中，开关模块为继电器。

本实用新型还提供了一种电能转换装置的系统，该系统包括将降压变压器的电压输入端与输电线缆相连，双向直流转直流模块的电压输出端与储能设备相连。

当为储能设备充电时，直流转交流模块(逆变器)截止、交流转直流模块导通且双向直流转直流模块正向导通，降压变压器将高压电(10KV)转换成工业用电或者市电(380/220V 50HZ)，交流转直流模块将工业用电或者市电转换为直流电压(一般为500～1000V，优选为540V、700V或者800V)，双向直流转直流模块将其直流电压转换为储能设备相适应的电压；或者储能设备为另一储能设备充电时，交流转直流模块和直流转交流模块截止、与储能设备放电相连的双向直流转直流模块处于反向导通且与储能设备充电相连的双向直流转直流模块处于正向导通，将一储能设备中的能量转移到另一储能设备。

本实用新型还提供了一种电能转换装置的系统，该系统包括将升压变压器的电压输出端与输电线缆相连，双向直流转直流模块的电压输出端与储能设备相连。

当储能设备放电时，交流转直流模块截止、直流转交流模块(逆变器)导通且双向直流转直流模块反向导通，升压变压器将逆变器输出的电压转换成高压电(10KV)，逆变器将直流电压(一般为500～1000V，优选为540V、700V或者800V)转换为工业用电或者市电，双向直流转直流模块将其储能设备中的电压转换为直流母线上的电压；也可以用太阳能光伏发电板产生的电能为电网供电。储能设备为另一储能设备充电时，交流转直流模块和直流转交流模块截止、与储能设备放电相连的双向直流转直流模块处于反向导通且与储能设备充电相连的双向直流转直流模块处于正向导通，将一储能设备中的能量转移到另一储能设备。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型实现了各种电能电压转换，为各种新能源汽车双向充电。

附图说明

图1是本实用新型总体连接框图。

图2是本实用新型双向直流转直流电路连接示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供了一种电能转换装置，如图1所示，包括交流转直流模块、相同输出和/或不同输出的M个双向直流转直流模块以及控制器，控制器不限于为PLC和单片机，也可以是其他控制器，M为正整数；优选的，M取3，分别为电池储能堆、电动轿车和电动客车提供相适应的电池电压，也可以根据实际情况选择双向直流转直流模块的个数。交流转直流模块的电压输出端与直流母线相连，直流母线与双向直流转直流模块的电压输入端相连；控制器的导通控制端与双向直流转直流模块的导通控制端相连。在本实施方式中，还包括太阳能光伏发电板和单向直流转直流模块，太阳能光伏发电板的电压输出端与单向直流转直流模块的电压输入端相连，单向直流转直流模块的电压输出端与直流母线相连。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括直流转交流模块，直流转交流模块的电压输入端与直流母线相连；控制器的导通控制端与直流转交流模块的导通控制端相连。在本实施方式中，还包括升压变压器，升压变压器的电压输入端与直流转交流模块的电压输出端相连。其中，直流转交流模块和交流转直流模块组成双向交流转直流，既可以将市电/工业电转换为直流电，也可以将直流电转换为市电/工业电。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括降压变压器，降压变压器的电压输出端与交流转直流模块的电压输入端相连。其中，降压变压器和升压变压器组成变压器，既可以将高压电转换为市电/工业电，也可以将市电/工业电转换为高压电10KV。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括与双向直流转直流模块数量相等的电压检测器，电压检测器用于检测储能设备的电压，电压检测器的输出端与控制器的电压输入端相连，控制器的电压输出端与双向直流转直流模块的电压调节端相连。

在本实用新型的一种优选实施方式中，如图2所示，双向直流转直流模块包括多绕组变压器，多绕组变压器的输入回路的第一端a分别与二极管D1的正极和二极管D2的负极相连，多绕组变压器的输入回路的第二端b分别与二极管D3的正极和二极管D4的负极相连，二极管D3的负极与二极管D1的负极相连，二极管D4的正极与二极管D2的正极相连；多绕组变压器的输出回路的第一端c分别与二极管D5的正极和二极管D6的负极相连，多绕组变压器的输出回路的第二端d分别与二极管D7的正极和二极管D8的负极相连，二极管D7的负极与二极管D5的负极相连，二极管D8的正极与二极管D6的正极相连；还包括与二极管数量相等的开关模块，每个开关模块的输出回路对应与每个二极管并联。在本实施方式中，开关模块不限于为继电器，也可以是三极管或者场效应管。当开关模块为继电器时，如图2所示电路连接：直流电的正极分别与二极管D1的负极、二极管D3的负极、继电器S1的输出回路的第一端和继电器S3的输出回路的第一端相连，继电器S1的输出回路的第二端分别与二极管D1的正极、多绕组变压器的输入回路的第一端a、二极管D2的负极和继电器S2的输出回路的第一端相连，继电器S3的输出回路的第二端分别与二极管D3的正极、多绕组变压器的输入回路的第二端b、二极管D4的负极和继电器S4的输出回路的第一端相连，继电器S2的输出回路的第二端、继电器S4的输出回路的第二端、二极管D2的正极和二极管D4的正极分别与直流电的负极相连；储能设备的正极分别与二极管D7的负极、二极管D5的负极、继电器S7的输出回路的第一端和继电器S5的输出回路的第一端相连，继电器S7的输出回路的第二端分别与二极管D7的正极、多绕组变压器的输出回路的第二端d、二极管D8的负极和继电器S8的输出回路的第一端相连，继电器S5的输出回路的第二端分别与二极管D5的正极、多绕组变压器的输出回路的第一端c、二极管D6的负极和继电器S6的输出回路的第一端相连，继电器S6的输出回路的第二端、继电器S8的输出回路的第二端、二极管D6的正极和二极管D8的正极分别与储能设备的负极相连；继电器S1的输入回路的第一端、继电器S2的输入回路的第一端、继电器S3的输入回路的第一端、继电器S4的输入回路的第一端、继电器S5的输入回路的第一端、继电器S6的输入回路的第一端、继电器S7的输入回路的第一端和继电器S8的输入回路的第一端分别与地(0V)相连；继电器S1的输入回路的第二端、继电器S2的输入回路的第二端、继电器S3的输入回路的第二端、继电器S4的输入回路的第二端、继电器S5的输入回路的第二端、继电器S6的输入回路的第二端、继电器S7的输入回路的第二端和继电器S8的输入回路的第二端分别对应与控制器的控制端相连；还包括电容C1、电容C2和电感L1，电容C1和电感L1串联后与多绕组变压器的输出回路串联(即是电感L1的第一端与多绕组变压器的输出回路的第一端c相连，电感L1的第二端与电容C1的第二端相连，电容C1的第一端与继电器S5的输出回路的第二端相连)，电容C2与储能设备并联(即是电容C2的第一端与二极管D7的负极相连，电容C2的第二端与二极管D8的正极相连)。控制器通过控制继电器的输出回路(S1～S4、S5～S8)的闭合和断开，为储能设备充电或者储能设备发电，以及通过控制开关(图2中只示出了两路输出绕组N2和N3，以及控制各绕组对应的切换开关K1和K2)的闭合和断开，来实现不同电压的输入或输出，它们的控制策略不是本实用新型的发明点。

本实用新型还提供了一种利用电能转换装置的系统，降压变压器的电压输入端与输电线缆相连，以及升压变压器的电压输出端与输电线缆相连，双向直流转直流模块的电压输出端与储能设备相连。该系统的具体连接为：输电线缆与降压变压器的电压输入端相连，降压变压器的电压输出端与交流转直流模块的电压输入端相连，输电线缆还与升压变压器的电压输出端相连，升压变压器的电压输入端与直流转交流模块的输出端相连，太阳能光伏发电板的电压输出端与单向直流转直流模块的电压输入端相连，交流转直流模块的电压输出端、直流转交流模块的电压输入端和单向直流转直流模块的电压输出端分别与直流母线相连，并在降压变压器的电压输出端与交流转直流模块的电压输入端之间、升压变压器的电压输出端与直流转交流模块的电压输出端之间、交流转直流模块的电压输出端与直流母线之间和直流转交流模块的电压输出端与直流母线之间各自串联了一个继电器的输出回路，控制各个继电器输出回路的闭合和断开，控制各设备的截止和导通；直流母线的正极分别与二极管D1的负极、二极管D3的负极、继电器S1的输出回路的第一端和继电器S3的输出回路的第一端相连，继电器S1的输出回路的第二端分别与二极管D1的正极、多绕组变压器的输入回路的第一端a、二极管D2的负极和继电器S2的输出回路的第一端相连，继电器S3的输出回路的第二端分别与二极管D3的正极、多绕组变压器的输入回路的第二端b、二极管D4的负极和继电器S4的输出回路的第一端相连，继电器S2的输出回路的第二端、继电器S4的输出回路的第二端、二极管D2的正极和二极管D4的正极分别与直流母线的负极相连；储能设备的正极分别与电容C2的第一端、二极管D7的负极、二极管D5的负极、继电器S7的输出回路的第一端和继电器S5的输出回路的第一端相连，继电器S7的输出回路的第二端分别与二极管D7的正极、多绕组变压器的输出回路的第二端d、二极管D8的负极和继电器S8的输出回路的第一端相连，继电器S5的输出回路的第二端分别与二极管D5的正极、电容C1的第二端、二极管D6的负极和继电器S6的输出回路的第一端相连，电容C1的第二端与电感L1的第二端相连，电感L1的第一端与多绕组变压器的输出回路的第一端c相连，继电器S6的输出回路的第二端、继电器S8的输出回路的第二端、二极管D6的正极、二极管D8的正极和电容C2的第二端分别与储能设备的负极相连；继电器S1的输入回路的第一端、继电器S2的输入回路的第一端、继电器S3的输入回路的第一端、继电器S4的输入回路的第一端、继电器S5的输入回路的第一端、继电器S6的输入回路的第一端、继电器S7的输入回路的第一端和继电器S8的输入回路的第一端分别与地(0V)相连；继电器S1的输入回路的第二端、继电器S2的输入回路的第二端、继电器S3的输入回路的第二端、继电器S4的输入回路的第二端、继电器S5的输入回路的第二端、继电器S6的输入回路的第二端、继电器S7的输入回路的第二端和继电器S8的输入回路的第二端分别对应与控制器的控制端相连；还包括电压检测器，电压检测器用于检测储能设备的电压，电压检测器的输出端与控制器的电压输入端相连，控制器的电压输出端与双向直流转直流模块的电压调节端相连(即是通过控制开关K1和K2来切换)。

在本实施方式中，降压变压器、升压变压器、交流转直流模块、直流转交流模块、单向直流转直流模块和电压检测器均采用现有技术，例如，降压变压器和升压变压器可采用上海民稳电气公司生产的SG-SBK10KVA，电压检测器可以利用专利号201210079122.5中构成的检测器，也可以是其它类型的检测器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。