功率转换器制造技术

本申请提供了一种DC/DC功率转换器，DC/DC功率转换器包括：三个或以上电容器，串联在输出端和接地端之间，其中，三个或以上电容器通过两个或以上电容器连接点串联；输入电压切换单元，用于将输入端连接到一组切换连接点中的一个，其中，该组切换连接点包括两个或以上电容器连接点和输出端。通过这种DC/DC功率转换器，可以将输入端的可变DC电压转换为输出端的可变DC电压，其中，输出电压的电压范围小于输入电压的电压范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率转换器
本申请涉及一种功率转换器，尤其涉及一种用于光伏设备或风能设备等可再生能源设备中的功率转换器。
技术介绍
太阳能系统是用于将太阳辐射能转换为电能的系统。在一些应用中，电能直接由本地负载使用，而在另一些应用中，则将产生的电能泵送回电网。太阳能转换系统由光伏板和功率转换器组成。光伏板产生来自太阳能的DC电压/电流；功率转换器将生成的DC电压/电流转换成AC电压/电流，以便驱动本地负载或将电流泵送回电网。太阳能转换系统最重要的要求之一是收集和效率。此时，收集是指在给定环境下从光伏板提取尽可能多的能量。效率是提供给负载或电网的能量与从光伏板提取的能量之比。目前，市场上的最佳产品效率小于98.8％。这种功率转换的常用方法是单次转换。这意味着在单个步骤中将由光伏板产生的DC电压或电流转换成AC电压或电流。图4示出了进行单次转换的传统DC/AC功率转换器的示意性框图。在传统的DC/AC功率转换器1100中，光伏板1110连接到三相DC/AC功率转换器1130的输入端。例如，三相PWM逆变器可以用作DC/AC功率转换器1130。总线电容器1140并联到DC/AC功率转换器1130的输入端。DC/AC功率转换器1130的输出端连接到三相电网1150。DC/AC功率转换器1130将由光伏板1110提供的DC电压转换为馈送到电网1150的三相AC电压。然而，由光伏板1110提供的DC电压随时间变化，且DC/AC功率转换器1150的输入端的DC总线电压Vbus也是如此。这种方法的主要缺点包括：光伏板不能以最佳方式运行，导致整个系统的收集率低。如果使用互连变压器，输出电压会降低，产生相间电压为270V至330V。在应用并网无变压器的情况下，无法降低输出电压。产生高传导损耗。为了避免这些缺点，通常使用双转换。这意味着在第一步中，将光伏板产生的DC电压或电流转换成另一个DC电压或电流，然后在第二步中将其转换成AC电压或电流。图5示出了具有双转换和恒定中间DC链路电压的这种传统DC/AC功率转换器的示意性框图。在传统的DC/AC功率转换器1200中，光伏板1210连接到DC/DC功率转换器1220的输入端。例如，升压DC/DC转换器可以用作DC/DC功率转换器1120。DC/DC功率转换器1120的输出端连接到三相DC/AC功率转换器1230的输入端。例如，三相PWM逆变器可以用作DC/AC功率转换器1230。总线电容器1240并联到DC/AC功率转换器1230的输入端。DC/AC功率转换器1230的输出端连接到三相电网1250。DC/DC功率转换器1120将由光伏板1210提供的DC电压转换为另一DC电压。在本示例中，即使光伏板1210提供的DC电压随时间变化，DC/DC功率转换器1120的输出端的DC总线电压Vbus是恒定的，因此在DC/AC功率转换器1230的输入端的电压也是恒定的。然后，DC/AC功率转换器1230将该恒定DC总线电压Vbus转换成三相AC电压，馈送到电网1250。这种方法的主要缺点包括：需要大输入电感器。输入升压转换器具有高开关和导通损耗。需要高压开关。可能会出现电磁兼容问题。也可以使用不同的概念来实现双转换。例如，可以采用DC总线电压的全包络跟踪。这种情况下，DC总线电压不是恒定的，但形式为正弦电压的整流包络。因此，输出桥开关不会发生开关损耗，但输出H桥上的导通损耗很高。然而，该概念并不适用于具有共同输入端的三相太阳能系统。另一个缺点是需要大输入升压电感器，且输入升压转换器的损耗高。另一个概念是采用总线电压的部分包络跟踪的转换器。这种情况下，DC总线电压也不是恒定的，而是随着输出电压包络变化，从而降低开关损耗并且需要较小的输出电感器。但是，所需的大输入升压电感器会导致输入升压转换器的高损耗。所有这些方法均有影响功率转换器的效率和收集的缺点。
技术实现思路
因此，本申请的目的在于提供一种效率和收集率提高的功率转换器。上述及其它目的通过独立权利要求的特征来实现。根据从属权利要求、说明书以及附图，进一步的实现方式是显而易见的。第一方面，提供一种DC/DC功率转换器。所述DC/DC功率转换器具有输入端、输出端和接地端。所述DC/DC功率转换器包括：三个或以上电容器，串联在所述输出端和所述接地端之间，其中，所述三个或以上电容器通过两个或以上电容器连接点串联；输入电压切换单元，用于将所述输入端连接到一组切换连接点中的一个，其中，所述一组切换连接点包括所述两个或以上电容器连接点和所述输出端。通过这种DC/DC功率转换器，例如，可以将输入端的可变DC电压转换为输出端的可变DC电压，其中，输出电压的电压范围小于输入电压的电压范围。因此，例如，可以改善后续DC/AC转换器的运行条件，其可以使总功率转换的输入电压范围更大，提高功率转换的总效率以及对光伏设备或风能设备等可变电压源的能量的收集率。在第一方面的实现方式中，所述DC/DC功率转换器用于基于施加到所述输入端的输入电压选择切换连接点中的一个；控制所述输入电压切换单元，以将所述输入端连接到所选的切换连接点。因此，例如，可以选择DC/DC功率转换器的输出电压与输入电压之比。在第一方面的另一实现方式中，所述DC/DC功率转换器用于以输出电压大于预先指定的最小电压的方式选择所述输入端要连接的切换连接点。因此，例如，可以将输出电压保持在预定值以上，从而改善后续DC/AC转换器的运行条件。在第一方面的另一实现方式中，所述输入电压切换单元包括三个或以上输入开关；每个所述输入开关连接在所述输入端和一个不同切换连接点之间。因此，例如，可以以简单且易于操作的方式实现输入电压切换单元。在第一方面的另一实现方式中，所述DC/DC功率转换器还包括两个或以上升压模块，其中，每个升压模块具有第一端、第二端和第三端，分别连接到一组转换器连接点中的一个，所述一组转换器连接点包括所述两个或以上电容器连接点、所述输出端和所述接地端；每个升压模块用于将在其第一和第二端之间施加的电压转换为其第一和第三端之间的较大电压。因此，例如，可以将DC/DC功率转换分配到多个升压模块。根据每个升压模块的连接，其组件不需要额定为最大输出电压，而是仅设定为其部分电压，这使得成本更低且损耗更低。在第一方面的另一实现方式中，所述升压模块是谐振转换器，分别包括：谐振电容器和谐振电感器，在第一和第二内部节点之间彼此串联；连接在所述第一端和所述第一内部节点之间的第一内部开关；连接在所述第一内部节点和所述第三端之间的第二内部开关；连接在所述第三端和所述第二内部节点之间的第三内部开关；连接在所述第二内部节点和所述第二端之间的第四内部开关。因此，例如，可以有效地实现升压模块。在第一方面的另一实现方式中，所述内部开关构成半导体开关。因此，例如，可以在不需要机械部件的情况下实现内部开关，尤其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种DC/DC功率转换器(100)，其特征在于，具有输入端(111)、输出端(112)和接地端(113)，所述DC/DC功率转换器(100)包括：/n三个或以上电容器(120a、120b、120c和120d)，串联在所述输出端(112)和所述接地端(113)之间，其中，所述三个或以上电容器(120a、120b、120c和120d)通过两个或以上电容器连接点(121a、121b和121c)串联；/n输入电压切换单元(130a、130b、130c和130d)，用于将所述输入端(111)连接到一组切换连接点(121a、121b、121c和112)中的一个，其中，所述一组切换连接点(121a、121b、121c和112)包括所述两个或以上电容器连接点(121a、121b和121c)和所述输出端(112)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种DC/DC功率转换器(100)，其特征在于，具有输入端(111)、输出端(112)和接地端(113)，所述DC/DC功率转换器(100)包括：
三个或以上电容器(120a、120b、120c和120d)，串联在所述输出端(112)和所述接地端(113)之间，其中，所述三个或以上电容器(120a、120b、120c和120d)通过两个或以上电容器连接点(121a、121b和121c)串联；
输入电压切换单元(130a、130b、130c和130d)，用于将所述输入端(111)连接到一组切换连接点(121a、121b、121c和112)中的一个，其中，所述一组切换连接点(121a、121b、121c和112)包括所述两个或以上电容器连接点(121a、121b和121c)和所述输出端(112)。


2.根据权利要求1所述的DC/DC功率转换器(100)，其特征在于，用于：
基于施加到所述输入端(111)的输入电压选择切换连接点(121a、121b、121c和112)中的一个；
控制所述输入电压切换单元(130a、130b、130c和130d)，以将所述输入端(111)连接到所选的切换连接点(121a、121b、121c和112)。


3.根据权利要求2所述的DC/DC功率转换器(100)，其特征在于，还用于以输出电压大于预先指定的最小电压的方式选择所述输入端(111)要连接的切换连接点(121a、121b、121c和112)。


4.根据权利要求1至3任一项所述的DC/DC功率转换器(100)，其特征在于：
所述输入电压切换单元包括三个或以上输入开关(130a、130b、130c和130d)；
每个所述输入开关(130a、130b、130c和130d)连接在所述输入端(111)和一个不同切换连接点(121a、121b、121c和112)之间。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的DC/DC功率转换器(100)，其特征在于，还包括两个或以上升压模块(140a、140b和140c)，其中：
每个升压模块(140a、140b和140c)具有第一端(141a、141b和141c)、第二端(142a、142b和142c)和第三端(143a、143b和143c)，分别连接到一组转换器连接点(121a、121b、121c、112和113)中的一个，所述一组转换器连接点(121a、121b、121c、112和113)包括所述两个或以上电容器连接点(121a、121b和121c)、所述输出端(112)和所述接地端(113)；
每个升压模块(140a、140b和140c)用于将在其第一和第二端(141a、141b、141c、142a、142b和142c)之间施加的电压转换为其第一和第三端之间的较大电压。


6.根据权利要求5所述的DC/DC功率转换器(100)，其特征在于，所述升压模块(140a、140b和140c)是谐振转换器，分别包括：
谐振电容器(151a、151b和151c)和谐振电感器(152a、152b和152c)，在第一和第二内部节点(153a、153b、153c、154a、154b和154c)之间彼此串联；
连接在所述第一端(141a、141b和141c)和所述第一内部节点(153a、153b和153c)之间的第一内部开关(155a、155b和155c)；
连接在所述第一内部节点(153a、153b和153c)和所述第三端(143a、143b和143c)之间的第二内部开关(156a、156b和156c)；
连接在所述第三端(143a、143b和143c)和所述第二内部节点(154a、154b和154c)之间的第三内部开关(157a、157b和157c)；
连接在所述第二内部节点(154a、154b和154c)和所述第二端(142a、142b和142c)之间的第四内部开关(158a、158b和158c)。


7.根据权利要求6所述的DC/DC功率转换器(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩塔尔·格尔博维奇，罗兰·欣普夫纳，何塞·安东尼奥·科博斯，佩德罗·阿劳，耶稣·安琪儿·奥立佛，米罗斯拉夫·瓦西奇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44