[發明專利]一種功率變換電路及其控制方法、電池包及儲能系統

在審

• 申請號: 202310104820.4
• 申請日: 2023-01-16
• 公開（公告）號: CN116054590A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 楊思為;郭海濱;鐘少輝;孟元東
• 申請（專利權）人: 華為數字能源技術有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/158;H02M1/00;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請提供一種功率變換電路及其控制方法。功率變換電路包括控制器、第一級DC/DC變換電路，多個第二級DC/DC變換電路、開關模塊、第一電容和多個第二電容、電池。當電池的電壓小于第一電壓閾值且第一電容和第二電容兩端的電壓小于第三電壓閾值時，控制器控制開關模塊的斷開或閉合使得多個第二級DC/DC變換電路串聯連接，或者當電池的電壓大于第二電壓閾值且第一電容和第二電容兩端的電壓小于第三電壓閾值時，控制器控制開關模塊的斷開或閉合使得多個第二級DC/DC變換電路并聯連接，以此改變第一級DC/DC變換電路兩側的升壓比，并且在切換多個第二級DC/DC變換電路的串并聯連接方式時電容不會產生電壓突變，保證安全切換，降低成本，提高了系統的電能轉換效率。

技術領域

本申請涉及電子技術領域，尤其涉及一種功率變換電路及其控制方法、電池包及儲能系統。

背景技術

儲能系統是一種用于存儲能量的設備，可應用于光伏發電領域。例如，儲能系統能夠通過電源電路接收光伏板等發電設備提供的輸入電壓，并對輸入電壓進行處理后向電池等儲能設備提供輸出電壓，由電池將輸出電壓提供的電能進行存儲。儲能系統還可以通過其存儲的電能為其他用電設備供電。

現有技術中，當發電設備受到外部條件影響時，向儲能系統提供的輸入電壓的電壓值并不穩定。對于儲能系統，當接收到不同的輸入電壓，電源電路可以通過調節開關管的導通和關斷頻率的方式，調節其向電池提供的輸出電壓的電壓值，從而保證能量穩定可靠的傳遞。

例如，在儲能變流系統中，包含將電池電壓升壓到正常運行電壓范圍的DC/DC變換電路和將DC/DC變換電路輸出的直流電轉換為交流電的逆變電路。為了適應逆變器的寬電壓工作范圍要求，DC/DC變換電路的升壓比范圍較寬，在升壓比非常高的情況下系統效率相對會降低，此時需要切換多個DC/DC變換電路的串并聯連接方式。一般DC/DC變換電路兩端會并聯輸出電容用于穩定DC/DC變換電路兩端的電壓，直接切換DC/DC變換電路的串并聯工作模式時，輸出電容兩會發生電壓突變，從而產生大電流，易導致切換開關的觸點粘連，并且由于電壓突變產生的電流沖擊容易損害與DC/DC變換電路相連接的元器件或負載。

發明內容

本申請提供一種功率變換電路及控制方法，解決了直流輸出電路串并聯易導致電容產生電壓突變的問題，保證安全切換，提高了系統的電能轉換效率，且無需額外增加電路元器件，降低了成本。

第一方面，本申請實施例提供一種功率變換電路，功率變換電路包括控制器、第一級DC/DC變換電路，多個第二級DC/DC變換電路、開關模塊；其中，第一級DC/DC變換電路的第一端用于連接外部設備，第一級DC/DC變換電路的第二端連接開關模塊的第一端；第二級DC/DC變換電路的第一端連接開關模塊的第二端，所述第二級DC/DC變換電路的第二端用于連接電池；第一級DC/DC變換電路的兩端并聯一個第一電容，第一電容用于穩定第一級DC/DC變換電路的電壓；每個第二級DC/DC變換電路并聯一個第二電容，第二電容用于穩定對應連接的第二級DC/DC變換電路的電壓；當電池的電壓小于第一電壓閾值時且第一電容和第二電容的電壓值小于第三電壓閾值時，控制器用于控制開關模塊的斷開或閉合使得多個第二級DC/DC變換電路串聯連接，或者，當電池電壓大于第二電壓閾值時且第一電容和第二電容的電壓值小于第三電壓閾值時，控制器用于控制開關模塊的斷開或閉合使得多個第二級DC/DC變換電路并聯連接。該功率變換電路通過切換多個第二級DC/DC變換電路的串并聯連接方式，來改變第一級DC/DC變換電路的第二端口的電壓，從而改變第一級DC/DC變換電路的升壓比，提升系統的電能轉換效率，且避免了在切換多個第二級DC/DC變換電路的串并聯連接方式時第一電容和第二電容發生電壓突變從而損壞開關或與之相連接的元器件，保證安全切換。

一種可能的實現方式中，控制器用于當電池的電壓小于第一電壓閾值時或者當電池的電壓大于第二電壓閾值時，調節第一級DC/DC變換電路的PWM信號以降低第一電容和第二電容的電壓值至小于第三電壓閾值。本申請提供的功率變換電路調節第一電容和第二電容的電壓值的控制邏輯簡單，且無需額外增加電路元器件，降低了成本，并且縮短了切換的時間。