功率变换装置及供电系统制造方法及图纸

本申请提供一种功率变换装置及供电系统，所述功率变换装置包括：星/三角切换单元、第一功率变换单元、第二功率变换单元、第三功率变换单元以及控制器；第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的交流端通过星/三角切换单元连接三相交流端，第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的直流端与直流供电端连接；其中，控制器用于根据反映直流供电端电压的信号控制星/三角切换单元，星/三角切换单元用于形成三相交流端与第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元之间的星形连接或者三角形连接，实现宽范围的直流电压输出。

【技术实现步骤摘要】
功率变换装置及供电系统
本申请涉及电子技术，尤其涉及一种功率变换装置及供电系统。
技术介绍
随着分布式发电技术的进步和直流用电设备的日益增多，对于低压直流配电的需求日益上升，传统低压直流配电系统中采用工频隔离变压器的低压直流配电方式，存在输电成本高、损耗大、轻载损耗高以及体积重量大等缺陷，成为实现高功率密度和高效率智能电网的瓶颈之一。现有技术中，通过采用高频隔离的电力电子变压器(PowerElectronicTransformer，简称：PET)替换传统的工频隔离变压器。现有的PET通常是采用两级变流器，第一级采用输入级联的模块化AC/DC变换器，将中压交流电转换成多个中间直流电，第二级DC/DC变换器将中间直流电转换为低压直流电，并进行高频隔离，并联输出低压直流。然而，由于中间直流电压的调整范围窄以及第二级变换器的变电压增益能力有限，现有的PET的直流电压输出范围比较有限。针对电动汽车、储能设备、光伏设备等电压变化范围较宽的大功率负载或发电设备，现有的低压直流配电系统通过PET构建一条低压直流母线，并增加一级与负载对应的DC/DC变换器，来满足不同的直流负载或发电设备的配置要求。然而，现有的低压直流供电系统架构中，由于需要增加一级DC/DC变换器，存在工作效率低、系统复杂度高和成本增加的问题。
技术实现思路
本申请提供一种功率变换装置及供电系统，拓宽了直流电压输出的范围，实现宽范围的直流输出。根据本申请的第一方面，提供一种功率变换装置，包括：星/三角切换单元、第一功率变换单元、第二功率变换单元、第三功率变换单元以及控制器；所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的交流端，通过所述星/三角切换单元连接三相交流端，所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的直流端与直流供电端连接；其中，所述控制器用于根据反映直流供电端电压的信号控制所述星/三角切换单元，所述星/三角切换单元用于形成所述三相交流端与所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元之间的星形连接或者三角形连接。根据本申请的第二方面，提供一种供电系统，包括本申请第一方面及第一方面各种实施例中任一所述的功率变换装置，其中，所述功率变换装置的交流端通过滤波器或者直接连接电网，直流供电端连接负载或者发电设备。本申请提供一种功率变换装置及供电系统，所述功率变换装置包括：星/三角切换单元、第一功率变换单元、第二功率变换单元、第三功率变换单元以及控制器；第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的交流端通过星/三角切换单元连接三相交流端，第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的直流端与直流供电端连接；其中，控制器用于根据反映直流供电端电压的信号控制星/三角切换单元，星/三角切换单元用于形成三相交流端与第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元之间的星形连接或者三角形连接，拓宽了直流电压输出的范围，实现宽范围的直流输出。附图说明为了更清楚地说明本申请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做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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。图1是本申请实施例提供的一种功率变换装置结构示意图；图2是本申请实施例提供的一种星/三角切换单元的结构示意图；图3是本申请实施例提供的一种功率变换装置的控制条件的划分示例；图4a是本申请实施例提供的一种第一区域条件示意图；图4b是本申请实施例提供的一种第二区域条件示意图；图4c是本申请实施例提供的一种第三区域条件示意图；图5是本申请实施例提供的一种功率变换装置的控制条件的划分示例；图6a是本申请实施例提供的一种第四区域条件示意图；图6b是本申请实施例提供的一种第五区域条件示意图；图6c是本申请实施例提供的一种第六区域条件示意图；图7是本申请实施例提供的一种功率变换单元结构示意图；图8是本身实施例提供的另一种功率变换单元结构示意图；图9是本申请实施例提供的一种对中间直流母线进行电压调节的示例；图10a是本申请实施例提供的一种根据直流端口电压范围和隔离DC/DC子单元增益调整DC-link电压的示意图；图10b是本申请实施例提供的一种根据直流端口电压范围和DC-link电压范围调整隔离DC/DC子单元电压变换增益的示意图；图11是本申请实施例提供的一种隔离DC/DC子单元结构示意图；图12是本申请实施例提供的一种功率变换装置的第一功率变换单元电路示例；图13a是本申请实施例提供的一种与表二对应的工作区域A1的示意图；图13b是本申请实施例提供的一种与表二对应的工作区域A2的示意图；图14a是本申请实施例提供的一种与表四对应的工作区域B1至B4的示意图；图14b是本申请实施例提供的一种与表四对应的工作区域B1、B2、B4的示意图；图15a是本身实施例提供的一种对称调制方式示例；图15b是本申请实施例提供的一种不对称调制方式示例。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。应当理解，在本申请中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。应当理解，在本申请中，“多个”是指两个或两个以上。“包括A、B或C”是指包括A、B、C三者之一。应当理解，在本申请中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A的形状或功能具有对应关系，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。应当理解，在本申请中，“AC/DC子单元”是指用于将交流AC信号转换为直流DC信号、或者将直流DC信号转换为交流AC信号的子单元或子单元。“隔离DC/DC子单元”是指有隔离的用于将直流DC信号转换为另一直流DC信号的子单元。应当理解，在本申请中某个元件的电压、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率变换装置，其特征在于，包括：星/三角切换单元、第一功率变换单元、第二功率变换单元、第三功率变换单元以及控制器；/n所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的交流端，通过所述星/三角切换单元连接三相交流端，所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的直流端与直流供电端连接；/n其中，所述控制器用于根据反映直流供电端电压的信号控制所述星/三角切换单元，所述星/三角切换单元用于形成所述三相交流端与所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元之间的星形连接或者三角形连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率变换装置，其特征在于，包括：星/三角切换单元、第一功率变换单元、第二功率变换单元、第三功率变换单元以及控制器；
所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的交流端，通过所述星/三角切换单元连接三相交流端，所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元的直流端与直流供电端连接；
其中，所述控制器用于根据反映直流供电端电压的信号控制所述星/三角切换单元，所述星/三角切换单元用于形成所述三相交流端与所述第一功率变换单元、第二功率变换单元以及第三功率变换单元之间的星形连接或者三角形连接。


2.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述星/三角切换单元包括：第一角接开关器、第二角接开关器、第三角接开关器、第一星接开关器、第二星接开关器以及第三星接开关器；
所述三相交流端的第一相线与所述第一功率变换单元的第一交流端连接，并通过所述第一角接开关器与所述第三功率变换单元的第二交流端连接；
所述三相交流端的第二相线与所述第二功率变换单元的第一交流端连接，并通过所述第二角接开关器与所述第一功率变换单元的第二交流端连接；
所述三相交流端的第三相线与所述第三功率变换单元的第一交流端连接，并通过所述第三角接开关器与所述第二功率变换单元的第二交流端连接；
其中，所述第一功率变换单元的第二交流端通过所述第二星接开关器连接至中性结点，所述第二功率变换单元的第二交流端通过所述第三星接开关器连接至中性结点，所述第三功率变换单元的第二交流端通过所述第一星接开关器连接至中性结点。


3.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，
所述控制器，用于在确定反映直流供电端电压的信号符合第一区域条件时，控制所述星/三角切换单元形成星形连接，其中，所述第一区域条件为所述反映直流供电端电压的信号大于或等于第一电压阈值、且小于第二电压阈值。


4.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述控制器，还用于在确定反映直流供电端电压的信号符合第二区域条件时，控制所述星/三角切换单元形成三角形连接或者星形连接，其中，所述第二区域条件为所述反映直流供电端电压的信号大于或等于第二电压阈值、且小于或等于最大电压阈值，并且所述直流供电端的功率计算值小于或等于第一功率阈值。


5.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，所述控制器，还用于在确定反映直流供电端电压的信号符合第三区域条件时，控制所述星/三角切换单元形成三角形连接，其中，所述第三区域条件为所述反映直流供电端电压的信号大于或等于第三电压阈值、且小于或等于最大电压阈值，并且所述直流供电端的功率计算值大于第一功率阈值、且小于或等于第二功率阈值。


6.根据权利要求1所述的功率变换装置，其特征在于，
所述控制器，具体用于在确定反映直流供电端电压的信号符合第四区域条件时，控制所述星/三角切换单元形成星形连接，其中，所述第四区域条件为所述直流供电端的电压大于或等于第一电压阈值、且小于第二电压阈值，并且所述直流供电端的功率计算值小于或等于第一功率阈值。


7.根据权利要求6所述的功率变换装置，其特征在于，
所述控制器，还用于在确定反映直流供电端电压的信号符合第五区域条件时，控制所述星/三角切换单元形成三角形连接或者星形连接，其中，所述第五区域条件为所述反映直流供电端电压的信号大于或等于第二电压阈值、且小于或等于最大电压阈值，并且所述直流供电端的功率计算值小于或等于第一功率阈值。


8.根据权利要求7所述的功率变换装置，其特征在于，
所述控制器，还用于在确定反映直流供电端电压的信号符合第六区域条件时，控制所述星/三角切换单元形成三角形连接，其中，所述第六区域为所述反映直流供电端电压的信号大于或等于第二电压阈值、且小于或等于最大电压阈值，并且所述直流供电端的功率计算值大于第一功率阈值、且小于或等于第二功率阈值。


9.根据权利要求1至8任一所述的功率变换装置，其特征在于，所述反映直流供电端电压的信号包括：采样得到的直流供电端电压、或者预设的直流供电端电压。


10.根据权利要求4或7所述的功率变换装置，其特征在于，所述控制器，用于在确定反映直流供...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆城，陶勇，胡文斐，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31