直流功率转换器以及直流功率转换系统技术方案

本申请提供了一种直流功率转换器以及直流功率转换系统，直流功率转换器包括控制器、第一功率变换模块和第二功率变换模块，第一功率变换模块第一直流端、第二直流端分别与第二功率变换模块的第一直流端、第二直流端耦合且为直流功率转换器的第一直流端、第二直流端，第一功率变换模块第三直流端为直流功率转换器的第三直流端且第四直流端与第二功率变换模块第三直流端耦合，第二功率变换模块第四直流端为直流功率转换器第四直流端，第一功率变换模块中包括至少一个第一全桥电路。其中，控制器用于基于第一总电压和/或第二总电压控制第一全桥电路工作在全桥模式或者半桥模式。采用本申请，可扩宽输入输出电压的适应范围。可扩宽输入输出电压的适应范围。可扩宽输入输出电压的适应范围。

【技术实现步骤摘要】
直流功率转换器以及直流功率转换系统


[0001]本申请涉及电子电力领域，尤其涉及一种直流功率转换器以及直流功率转换系统。

技术介绍

[0002]直流功率转换器是一种用于实现直流电压转换的电能变换器，广泛应用于不间断供电电源、电池管理等系统中。直流功率转换器的输入输出电压适应范围表示该直流功率转换器能够实现的输入电压与输出电压的比值范围，输入输出电压适应范围更宽的直流功率转换器能够适用于更多供电场景，适用性更强。
[0003]传统的直流功率转换器中，当输入电压的范围很大并且输出电压的范围很大时，即为了实现较宽范围的输入电压与输出电压的比值，在转换器的电路设计和控制策略设计上需要很高的设计冗余，从而牺牲了一定的电路性能，同时导致电路体积和电路重量过大，直流功率转换损耗高。因此，如何解决提高直流功率转换器的输入输出电压适应范围的同时降低电路复杂度和增强电路工作性能是当前亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种直流功率转换器以及直流功率转换系统，可扩宽输入输出电压的适应范围，直流功率转换效率高，电路结构简单，适用性强。
[0005]第一方面，本申请提供了一种直流功率转换器，该直流功率转换器包括控制器、第一功率变换模块和第二功率变换模块。其中，第一功率变换模块的第一直流端、第二直流端分别与第二功率变换模块的第一直流端、第二直流端耦合，第一功率变换模块的第一直流端、第二直流端分别为直流功率转换器的第一直流端、第二直流端，第一功率变换模块的第三直流端与第二功率变换模块的第四直流端分别为直流功率转换器的第三直流端、第四直流端，第一功率变换模块的第四直流端与第二功率变换模块的第三直流端耦合。这里，第一功率变换模块中包括至少一个第一全桥电路，控制器可以用于基于直流功率转换器的第一直流端与第二直流端之间的第一总电压和/或直流功率转换器的第三直流端与第四直流端之间的第二总电压控制第一全桥电路工作在全桥模式或者半桥模式。
[0006]在本申请中，直流功率转换器可以通过控制器基于该直流功率转换器的第一直流端与第二直流端之间的第一总电压和/或第三直流端与第四直流端之间的第二总电压控制直流功率转换器中的第一全桥电路工作在不同的工作模式(全桥模式或者半桥模式)，工作在不同工作模式的第一全桥电路具有不同的交流端电压与直流端电压的关系，从而可以通过改变第一全桥电路的工作模式以调整直流功率转换器的电压转换关系，提高了对第一全桥电路两端电压的控制灵活性，使得上述直流功率转换器具有更宽的输入输出电压适应范围，电路结构简单，直流功率转换效率高。
[0007]结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，上述第一功率变换模块包括第一DC
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AC变换单元、第一AC
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DC变换单元和第一变压单元，其中，上述第一DC
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AC变换单元的第一直
流端、第二直流端分别为上述第一功率变换模块的第一直流端、第二直流端，上述第一DC
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AC变换单元的第一交流端、第二交流端通过上述第一变压单元分别与上述第一AC
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DC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，上述第一AC
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DC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为上述第一功率变换模块的第三直流端、第四直流端。这里，上述第一DC
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AC变换单元和/或上述第一AC
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DC变换单元中可以包括上述第一全桥电路，上述控制器用于基于上述第一总电压和/或上述第二总电压控制上述第一全桥电路工作在全桥模式或者半桥模式，从而改变上述第一功率变换模块中第一全桥电路交流端电压与直流端电压的关系，使得上述第一功率变换模块中第一AC
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DC变换单元的第一直流端与第二直流端之间的第二分电压保持与上述第二总电压的差值不高于设定阈值(比如，可以是保持第二分电压不低于第二总电压的80％)，避免第二分电压过分偏离第二总电压，提高了直流功率转换器的直流电压转换效率，直流功率转换器电路简单，适用性好。
[0008]结合第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述第二功率变换模块包括第二DC
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AC变换单元、第二AC
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DC变换单元、第二变压单元和直流调节单元，其中，上述第二DC
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AC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为上述第二功率变换模块的第一直流端、第二直流端，上述第二DC
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AC变换单元的第一交流端、第二交流端通过上述第二变压单元分别与上述第二AC
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DC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，上述第二AC
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DC变换单元的第一直流端、第二直流端分别与上述直流调节单元的第一直流端、第二直流端耦合，上述直流调节单元的第三直流端、第四直流端分别为上述第二功率变换模块的第三直流端、第四直流端。也就是说，在本申请中，控制器可以控制直流调节单元以改变直流调节单元第三直流端与第四直流端之间的直流电压，从而调整直流功率转换器的直流电压输出(可以是第一直流端与第二直流端之间的直流电压，或者第三直流端与第四直流端之间的直流电压)，提高直流功率转换器的直流电压转换准确性，适用性强。
[0009]结合第一方面第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，上述第二功率变换模块包括上述第一DC
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AC变换单元、第二AC
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DC变换单元、第二变压单元和直流调节单元，其中，上述第一DC
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AC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为上述第二功率变换模块的第一直流端、第二直流端，上述第一DC
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AC变换单元的第一交流端、第二交流端通过上述第二变压单元分别与上述第二AC
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DC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，上述第二AC
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DC变换单元的第一直流端、第二直流端分别与上述直流调节单元的第一直流端、第二直流端耦合，上述直流调节单元的第三直流端、第四直流端分别为上述第二功率变换模块的第三直流端、第四直流端。也就是说，在本申请中，控制器可以控制直流调节单元以改变直流调节单元第三直流端与第四直流端之间的直流电压，从而调整直流功率转换器的直流电压输出(可以是第一直流端与第二直流端之间的直流电压，或者第三直流端与第四直流端之间的直流电压)，提高直流功率转换器的直流电压转换准确性，适用性强。
[0010]结合第一方面，在第四种可能的实施方式中，上述第一功率变换模块包括第一DC
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AC变换单元、变压单元和第一AC
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DC变换单元，上述第二功率变换模块包括上述第一DC
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AC变换单元、上述变压单元、第二AC
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DC变换单元和直流调节单元，其中，上述第一DC
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AC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为上述第一功率变换模块的第一直流端、第二直流端，并且分别为上述第二功率变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流功率转换器，其特征在于，所述直流功率转换器包括控制器、第一功率变换模块和第二功率变换模块，所述第一功率变换模块的第一直流端、第二直流端分别与所述第二功率变换模块的第一直流端、第二直流端耦合，所述第一功率变换模块的第一直流端、第二直流端分别为所述直流功率转换器的第一直流端、第二直流端，所述第一功率变换模块的第三直流端为所述直流功率转换器的第三直流端，所述第一功率变换模块的第四直流端与所述第二功率变换模块的第三直流端耦合，所述第二功率变换模块的第四直流端为所述直流功率转换器的第四直流端，所述第一功率变换模块中包括至少一个第一全桥电路，所述耦合是指直接或间接电连接；所述控制器用于基于所述直流功率转换器的第一直流端与第二直流端之间的第一总电压和/或所述直流功率转换器的第三直流端与第四直流端之间的第二总电压控制所述第一全桥电路工作在全桥模式或者半桥模式。2.根据权利要求1所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第一功率变换模块包括第一DC
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AC变换单元、第一AC
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DC变换单元和第一变压单元，其中，所述第一DC
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AC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为所述第一功率变换模块的第一直流端、第二直流端，所述第一DC
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AC变换单元的第一交流端、第二交流端通过所述第一变压单元分别与所述第一AC
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DC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，所述第一AC
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DC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为所述第一功率变换模块的第三直流端、第四直流端。3.根据权利要求2所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第二功率变换模块包括第二DC
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AC变换单元、第二AC
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DC变换单元、第二变压单元和直流调节单元，其中，所述第二DC
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AC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为所述第二功率变换模块的第一直流端、第二直流端，所述第二DC
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AC变换单元的第一交流端、第二交流端通过所述第二变压单元分别与所述第二AC
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DC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，所述第二AC
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DC变换单元的第一直流端、第二直流端分别与所述直流调节单元的第一直流端、第二直流端耦合，所述直流调节单元的第三直流端、第四直流端分别为所述第二功率变换模块的第三直流端、第四直流端。4.根据权利要求2所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第二功率变换模块包括所述第一DC
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AC变换单元、第二AC
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DC变换单元、第二变压单元和直流调节单元，其中，所述第一DC
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AC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为所述第二功率变换模块的第一直流端、第二直流端，所述第一DC
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AC变换单元的第一交流端、第二交流端通过所述第二变压单元分别与所述第二AC
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DC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，所述第二AC
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DC变换单元的第一直流端、第二直流端分别与所述直流调节单元的第一直流端、第二直流端耦合，所述直流调节单元的第三直流端、第四直流端分别为所述第二功率变换模块的第三直流端、第四直流端。5.根据权利要求1所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第一功率变换模块包括第一DC
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AC变换单元、变压单元和第一AC
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DC变换单元，所述第二功率变换模块包括所述第一DC
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AC变换单元、所述变压单元、第二AC
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DC变换单元和直流调节单元，其中，所述第一DC
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AC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为所述第一功率变换模块的第一直流端、第二直流端，并且分别为所述第二功率变换模块的第一直流端、第二直流端；所述变压单元的原边绕组与所述第一DC
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AC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，所述变压单元的第一副边
绕组与所述第一AC
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DC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，所述变压单元的第二副边绕组与所述第二AC
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DC变换单元的第一交流端、第二交流端耦合，所述第一AC
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DC变换单元的第一直流端、第二直流端分别为所述第一功率变换模块的第三直流端、第四直流端，所述第二AC
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DC变换单元的第一直流端、第二直流端分别与所述直流调节单元的第一直流端、第二直流端耦合，所述直流调节单元的第三直流端、第四直流端分别为所述第二功率变换模块的第三直流端、第四直流端。6.根据权利要求2或者权利要求5所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第一DC
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AC变换单元和/或所述第一AC
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DC变换单元中包括所述第一全桥电路，所述控制器用于基于所述第一总电压和/或所述第二总电压控制所述第一全桥电路工作在全桥模式或者半桥模式。7.根据权利要求6所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第一DC
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AC变换单元中包括所述第一全桥电路；所述控制器还用于在所述第一全桥电路工作在全桥模式、且所述第二总电压与所述第一总电压的比值小于第一阈值，或者所述第二总电压小于第二阈值，或者所述第一总电压大于第三阈值，控制所述第一全桥电路工作在半桥模式；所述控制器还用于在所述第一全桥电路工作在半桥模式、且所述第二总电压与所述第一总电压的比值大于第四阈值，或者所述第二总电压大于第五阈值，或者所述第一总电压小于第六阈值，控制所述第一全桥电路工作在全桥模式；其中，所述第四阈值大于等于所述第一阈值，所述第五阈值大于等于所述第二阈值，所述第六阈值小于等于所述第三阈值。8.根据权利要求7所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第一阈值、所述第四阈值由所述第一DC
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AC变换单元的电压比值的最大值、所述第一AC
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DC变换单元的电压比值以及所述第一变压单元的第一匝比得到；所述第二阈值、所述第五阈值由所述第一DC
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AC变换单元的电压比值的最大值、所述第一AC
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DC变换单元的电压比值、所述第一匝比以及所述第一总电压的电压范围得到；所述第三阈值、所述第六阈值由所述第一DC
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AC变换单元的电压比值的最大值、所述第一AC
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DC变换单元的电压比值、所述第一匝比以及所述第二总电压的电压范围得到；其中，所述第一DC
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AC变换单元的电压比值为交流端电压峰峰值与直流端电压的比值，所述第一AC
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DC变换单元的电压比值为直流端电压与交流端电压峰峰值的比值。9.根据权利要求6所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第一AC
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DC变换单元中包括所述第一全桥电路；所述控制器还用于在所述第一全桥电路工作在半桥模式、且所述第二总电压与所述第一总电压的比值小于第一阈值，或者所述第二总电压小于第二阈值，或者所述第一总电压大于第三阈值，控制所述第一全桥电路工作在全桥模式；所述控制器还用于在所述第一全桥电路工作在全桥模式、且所述第二总电压与所述第一总电压的比值大于第四阈值，或者所述第二总电压大于第五阈值，或者所述第一总电压小于第六阈值，控制所述第一全桥电路工作在半桥模式；其中，所述第四阈值大于等于所述第一阈值，所述第五阈值大于等于所述第二阈值，所述第六阈值小于等于所述第三阈值。
10.根据权利要求9所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第一阈值、所述第四阈值由所述第一DC
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AC变换单元的电压比值、所述第一AC
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DC变换单元的电压比值的最大值以及所述第一变压单元的第一匝比得到；所述第二阈值、所述第五阈值由所述第一DC
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AC变换单元的电压比值、所述第一AC
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DC变换单元的电压比值的最大值、所述第一匝比以及所述第一总电压的范围得到；所述第三阈值、所述第六阈值由所述第一DC
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AC变换单元的电压比值、所述第一AC
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DC变换单元的电压比值的最大值、所述第一匝比以及所述第二总电压的范围得到；其中，所述第一DC
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AC变换单元的电压比值为交流端电压峰峰值与直流端电压的比值，所述第一AC
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DC变换单元的电压比值为直流端电压与交流端电压峰峰值的比值。11.根据权利要求3所述的直流功率转换器，其特征在于，所述第二DC
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AC变换单元和/或所述第二A...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东，石磊，陈富文，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：