用于功率变换的装置和系统以及用于控制该装置的方法制造方法及图纸

提供了一种用于功率变换的装置。所述装置包括多个部分功率变换器PPC(100，...，10n)，其中，所述多个部分功率变换器(100，...，10n)中的每一个部分功率变换器包括三个端(10，20，30)，所述三个端(10，20，30)两两组合以形成三个端组(1

【技术实现步骤摘要】
用于功率变换的装置和系统以及用于控制该装置的方法


[0001]本公开涉及功率变换领域，更具体地，涉及一种用于功率变换的装置和系统、一种用于控制用于功率变换的装置的方法。

技术介绍

[0002]储能系统(ESS)是一种利用例如电池(如锂电池、铅电池)作为储能载体来存储电能并在一定时间段内供应电能的系统。ESS广泛应用于电网，以调节电网的峰值和频率，从而保证电网的安全运行。
[0003]传统的储能系统通常包括并联连接的多个电池串。在这种情况下，如果多个电池串中的一个电池串故障，则它会影响到整个储能系统。此外，由于电池单体的制造公差、老化、类型和/或批次等原因，ESS中并联连接的电池串之间将存在循环电流，这导致小容量电池单体的较早故障，从而导致整个电池串故障，缩短电池串寿命。

技术实现思路

[0004]本公开提供一种用于功率变换的装置和系统、一种用于控制根据本公开的用于功率变换的装置的方法。
[0005]根据本公开的一方面，提供了一种用于功率变换的装置。所述装置包括多个部分功率变换器(Partial Power Converter,PPC)，其中，所述多个部分功率变换器中的每一个部分功率变换器包括三个端。所述三个端两两组合以形成三个端组，其中，所述三个端组中的第一端组连接到或能够连接到DC总线，并且所述三个端组中的第二端组连接到或能够连接到多个电源中的相应的电源。
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种用于控制用于功率变换的装置的方法。所述装置包括多个部分功率变换器PPC，其中，所述多个部分功率变换器中的第一部分功率变换器包括三个端。所述三个端两两组合以形成三个端组，其中，所述三个端组中的第一端组连接到或能够连接到DC总线，并且所述三个端组中的第二端组连接到或能够连接到多个电源中的第一电源。所述第一部分功率变换器包括第一AC
‑
DC变换器和第二AC
‑
DC变换器。所述方法包括：获取所述第一电源的工作状态，所述工作状态包括充电状态和放电状态；以及基于所获取的工作状态，使所述第一AC
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DC变换器和所述第二AC
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DC变换器中的至少一者进入受控模式中，其中，在所述受控模式中，AC
‑
DC变换器中的至少一个换流开关器件工作在开关状态。
[0007]根据本公开的再一方面，提供了一种用于功率变换的系统。所述系统包括DC总线、多个电源、连接到所述DC总线的功率变换系统、以及根据本公开所述的用于功率变换的装置。
[0008]应当理解，本节所描述的内容并不用于标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。通过以下描述将容易地理解本公开的其他特征。
附图说明
[0009]附图示例性地示出实施例并且形成说明书的一部分，并且与说明书的描述一起用于说明实施例的示例实施方式。所示实施例仅用于说明目的，并不限制权利要求的范围。在整个附图中，相似的附图标记表示相似但不一定相同的元件。
[0010]图1是示出了根据本公开的一个或多个示例的包括用于功率变换的装置的系统的示意图。
[0011]图2是示出了根据本公开的一个或多个示例的图1中的装置的部分功率变换器的示意图。
[0012]图3是示出了根据本公开的一个或多个示例的图2的部分功率变换器的连接结构的示意图。
[0013]图4是示出了根据本公开的其他示例的图2的部分功率变换器的连接结构的示意图。
[0014]图5是示出了根据本公开的一个或多个示例的用于控制用于功率变换的装置的方法的流程图。
[0015]图6是示出了根据本公开的一个或多个示例的图5的方法模式选择步骤的流程图。
[0016]图7是示出了根据本公开的一个或多个示例的图5的方法的附加控制步骤的控制框图。
[0017]图8是示出了根据本公开的其他示例的图5的方法的附加控制步骤的控制框图。
[0018]图9是示出了根据本公开的其他示例的图5的方法的附加控制步骤的控制框图。
[0019]图10是示出了根据本公开的一个或多个示例的用于控制用于功率变换的装置的装置的结构框图。
具体实施方式
[0020]下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。可以理解，本文所描述的实施例仅仅用以解释相关公开，并不用于限制本公开。另外需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与相关公开内容有关的部分。
[0021]需要说明的是，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合而不冲突。如果没有具体定义元件的数量，则可以有一个或多个元件，除非在上下文中另外明确指出。另外，本公开中使用的步骤或功能模块的数量仅用于标识该步骤或功能模块，并不限制执行步骤的顺序或功能模块之间的连接关系。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任意和所有组合。术语“基于”应解释为“至少部分基于”。
[0022]目前，由于电池单体的制造公差、老化、类型和/或批次等原因，储能系统中并联的电池串之间将存在循环电流，这会影响充电状态(SOC)的平衡，从而导致整个电池串故障，缩短寿命。在相关技术中，多个电池串通过额外的全功率变换器(例如，DC
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DC变换器)彼此解耦，以限制循环电流。然而，在相关技术中也存在一些缺点，例如，资金成本(例如，变换器成本)的增加、以及功率变换效率的降低。
[0023]针对这一问题，本专利技术提供一种用于功率变换的装置，在该装置中，多个电源通过部分功率变换器解耦。
[0024]图1是示出了根据本公开的一个或多个示例的包括用于功率变换的装置1100的系
统1000的示意图。如图1所示，系统1000可以包括DC总线120、多个电源110，...，11n；连接到DC总线120的功率变换系统(PCS)130、以及用于功率变换的装置1100。装置1100包括多个部分功率变换器100，...，10n。多个部分功率变换器100，...，10n中的每一个包括三个端(例如，针对部分功率变换器100的端10、20、30，针对部分功率变换器10n的端1n、2n、3n)。三个端10、20、30；
…
；1n、2n、3n两两组合形成三个端组1
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2、1
‑
3、2
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3。三个端组1
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2、1
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3、2
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3中的第一端组S1(以下称为第一组S1)连接到或可连接到DC总线120，并且三个端组1
‑
2、1
‑
3、2
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3中的第二端组S2(以下称为第二组S2)连接到或可连接到多个电源110，
…
，11n中的相应的电源。
[0025]在此，本公开中的部分功率变换器是指具有部分功率处理特性的变换器，即，一部分功率绕过变换器直接从电源进入负载，而剩余的功率由变换器处理，使得与全功率变换器相比，可以提高全局效率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于功率变换的装置，包括：多个部分功率变换器PPC(100，...，10n)，其中，所述多个部分功率变换器(100，...，10n)中的每一个部分功率变换器包括三个端(10，20，30)，所述三个端(10，20，30)两两组合以形成三个端组(1
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2，1
‑
3，2
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3)，并且其中，所述三个端组(1
‑
2，1
‑
3，2
‑
3)中的第一端组(S1)连接到或能够连接到DC总线(120)，并且所述三个端组(1
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2，1
‑
3，2
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3)中的第二端组(S2)连接到或能够连接到多个电源(110，...，11n)中的相应的电源(110)。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个部分功率变换器(100，...，10n)中的每一个部分功率变换器包括第一AC
‑
DC变换器(100
‑
1)和第二AC
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DC变换器(100
‑
2)，所述第一AC
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DC变换器(100
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1)的DC侧具有第一DC端(1)和第二DC端(2)，所述第二AC
‑
DC变换器(100
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2)的DC侧具有第三DC端(3)和第四DC端(4)，并且所述第一AC
‑
DC变换器(100
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1)的AC侧和所述第二AC
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DC变换器(100
‑
2)的AC侧电磁耦合或通过电容器耦合，其中，所述第一DC端(1)与所述第四DC端(4)连接，以形成所述三个端(10，20，30)中的一个端，并且所述第二DC端(2)和所述第三DC端(3)形成所述三个端(10，20，30)中的另外两个端，并且其中，所述三个端组(1
‑
2，1
‑
3，2
‑
3)中的第三端组(S3)与所述相应的电源(110)形成串联连接并且与所述相应的电源(110)一起与所述DC总线(120)形成并联连接。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一DC端(1)连接到或能够连接到所述DC总线(120)的正极侧、所述DC总线(120)的负极侧或者所述相应的电源(110)的正极侧中的一者。4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，在所述多个部分功率变换器(100，...，10n)中的至少一个部分功率变换器中，所述第一AC
‑
DC变换器(100
‑
1)或所述第二AC
‑
DC变换器(100
‑
2)中的至少一个换流开关器件是可控器件并且被配置成工作在常开状态或常闭状态，并且所述第一AC
‑
DC变换器(100
‑
1)或所述第二AC
‑
DC变换器(100
‑
2)中的其他的换流开关器件被配置成工作在开关状态；和/或其中，在所述多个部分功率变换器(100，...，10n)中的至少一个部分功率变换器中，所述第一AC
‑
DC变换器(100
‑
1)或所述第二AC
‑
DC变换器(100
‑
2)中的至少一个换流开关器件是不可控器件，并且所述第一AC
‑
DC变换器(100
‑
1)或所述第二AC
‑
DC变换器(100
‑
2)中的其他的换流开关器件是可控器件。5.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述第一AC
‑
DC变换器(100
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1)和所述第二AC
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DC变换器(100
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2)中的每一个AC
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DC变换器的额定功率小于所述相应的电源(110)的额定功率。6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述第一端组(S1)上的第一电压与所述第二端组(S2)上的第二电压的比值大于1。7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述多个电源(110，...，11n)包括电池、PV板或电网中的至少一者。8.一种用于控制用于功率变换的装置的方法，其中，所述装置包括多个部分功率变换器PPC(100，...，10n)，其中，所述多个部分功率变换器(100，...，10n)中的第一部分功率变
换器(100)包括三个端(10，20，30)，所述三个端(10，20，30)两两组合以形成三个端组(1
‑
2，1
‑
3，2
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3)，其中，所述三个端组(1
‑
2，1
‑
3，2
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3)中的第一端组(S1)连接到或能够连接到DC总线(120)，并且所述三个端组(1
‑
2，1
‑
3，2
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3)中的第二端组(S2)连接到或能够连接到多个电源(110，...，11n)中的第一电源(110)，并且其中，所述第一部分功率变换器(100)包括第一AC
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DC变换器(100
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1)和第二AC
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DC变换器(100
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2)，所述方法包括：获取所述第一电源(110)的工作状态，所述工作状态包括充电状态和放电状态；以及基于所获取的工作状态，使所述第一AC
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DC变换器(100
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1)和所述第二AC
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DC变换器(100
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2)中的至少一者进入受控模式中，其中，在所述受控模式中，AC
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DC变换器中的至少一个换流开关器件工作在开关状态。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一AC
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DC变换器(100
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杏，杨晓波，
申请(专利权)人：日立能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：