本申請涉及電子電氣領域，尤其涉及一種功率變換系統(tǒng)和功率變換模塊。

背景技術：

1、隨著新能源發(fā)電技術的高速發(fā)展，儲能技術也得到快速發(fā)展，由于中壓直掛式儲能技術不需要變壓器接入，轉換環(huán)節(jié)少，運行效率高，能迅速響應調度指令，在大功率儲能中有明顯優(yōu)勢，適用于中壓直流配電網的中壓直掛式儲能系統(tǒng)成為一個研究熱點。儲能電池系統(tǒng)運營和維護需要電池管理系統(tǒng)(bms)。如果bms斷電，將無法及時監(jiān)測電池和環(huán)境狀態(tài)，可能導致電池不一致，造成電池實際充放電深度和循環(huán)壽命減少，帶來直接經濟損失，或者電池過充或過溫引起故障，甚至引發(fā)火災或爆炸，因此，在任何工作模式下都需要輔助供電電路對其不間斷供電，必須要求輔助供電的高可靠性。儲能系統(tǒng)的輔助供電如果只從電池側取電，電池處于虧電的時候，欠壓保護動作使電池停止放電，不滿足不間斷供電要求，帶來安全隱患，并且儲能電池的電能成本高，長期離網工作時容易造成虧電且影響電池壽命，經濟性差。

2、目前，中壓直掛式儲能多采用直流鏈式儲能結構，由于級聯(lián)的各功率模塊對地電位不同，難以采用單一輔助電源對所有功率模塊提供輔助電源。一種常見的功率變換系統(tǒng)的輔助供電方案如圖1所示，輔助供電系統(tǒng)包括n個功率模塊，1≤i≤n每個功率模塊設置有輔助電源20和與之對應的隔離變壓器30。輔助電源20從功率模塊smi的輸入端口通過隔離變壓器30取電。這種取電方式隔離電壓低且取電容易，但由于功率模塊smi正常運行時存在退出運行的冗余工作狀態(tài)或者在功率模塊smi故障被旁路時，從功率模塊輸入端口取電方式失效，無法保證輔助電源供電的高可靠性。

3、圖2為另一種常見的輔助供電系統(tǒng)的結構，其利用工頻變壓器從低壓市電取電。功率變換系統(tǒng)包括n個功率模塊，每個功率模塊設置有輔助電源20和與之對應的隔離變壓器40。通過第i工頻變壓器的原邊接入低壓市電，第i工頻變壓器的副邊與第i輔助電源連接，第i輔助電源從第i隔離變壓器取電。這種輔助供電系統(tǒng)從工頻市電取電，可靠性高，輸出功率大。但每個隔離變壓器需要為工頻變壓器，且由于工頻變壓器需按系統(tǒng)電壓絕緣設計，導致模塊體積大，效率低，且難以實現模塊化需求。

4、因此，亟需提出一種具有高效、可靠輔助供電系統(tǒng)的功率變換系統(tǒng)及適用于模塊化的功率變換模塊。

技術實現思路

1、本申請一些實施例提供一種功率變換系統(tǒng)，包括：至少兩個功率模塊和至少一個第一二極管，至少兩個功率模塊包括第一模塊和第二模塊；

2、第一模塊包括第一開關電路、第一輔助供電單元、第一電容和第二電容，第一開關電路的第一端口與第二電容并聯(lián)連接，第一輔助供電單元的第一端口與第一電容并聯(lián)連接，第一電容用于為第一輔助供電單元充電，第一電容的第一端子與第一開關電路第二端口的第一端子連接；

3、第二模塊包括第二開關電路、第二輔助供電單元、第三電容和第四電容，第二開關電路的第一端口與第四電容并聯(lián)連接，第二輔助供電單元與第三電容并聯(lián)連接，第三電容用于為第二輔助供電單元充電，第三電容的第一端子與第二開關電路第二端口的第一端子連接；

4、第一模塊內第一開關電路的第二端口與第二模塊內第二開關電路的第二端口串聯(lián)連接，第一二極管的兩端分別與第一電容和第三電容連接。

5、本申請一些實施例提供一種功率變換模塊，包括：第一模塊和與第一模塊連接的第一二極管；

6、第一模塊包括第一開關電路、第一輔助供電單元、第一電容、第二電容以及第一二極管；

7、第一開關電路的第一端口與第二電容并聯(lián)連接，第一輔助供電單元的第一端口與第一電容并聯(lián)連接，第一電容用于為第一輔助供電單元充電，第一電容的第一端子與第一開關電路第二端口的第一端子連接。

8、本申請一些實施例提供一種功率變換系統(tǒng)和功率變換模塊，功率變換系統(tǒng)包括第一模塊、第二模塊以及第一二極管，第一模塊包括第一開關電路、第一輔助供電單元、第一電容和第二電容，第一開關電路的第一端口與第二電容并聯(lián)連接，第一輔助供電單元的第一端口與第一電容并聯(lián)連接，第一電容用于為第一輔助供電單元充電。第二模塊包括第二開關電路、第二輔助供電單元、第三電容和第四電容，第二開關電路的第一端口與第四電容并聯(lián)連接，第二輔助供電單元與第三電容并聯(lián)連接，第三電容用于為第二輔助供電單元充電。第一電容的第一端子與第一開關電路第二端口的第一端子連接，第三電容的第一端子與第二開關電路第二端口的第一端子連接，第一模塊內第一開關電路的第二端口與第二模塊內第二開關電路的第二端口串聯(lián)連接，第一二極管的兩端分別與第一電容和第三電容連接，通過如此設置，在第一模塊和第二模塊之間形成第一電容和第三電容的電能能量傳遞回路，在第一電容被充電后，第一電容可以通過電能能量傳遞回路向第三電容進行充電。由于不從功率單元取電，在功率單元輸出零電平時可以保證向各個功率模塊中輔助供電單元供電，保證輔助供電的可靠性。且無需在每個功率模塊內配置工頻變壓器，可以減少模塊的體積，有利于實現功率變換系統(tǒng)的模塊化。

技術特征：

1.一種功率變換系統(tǒng)，其特征在于，包括：至少兩個功率模塊和至少一個第一二極管，至少兩個功率模塊包括第一模塊和第二模塊；

2.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

3.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述功率變換系統(tǒng)還包括：

4.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述功率變換系統(tǒng)還包括：

5.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容的第二端子與所述第一二極管的陽極連接，所述第三電容的第二端子與所述第一二極管的陰極連接。

6.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容的第二端子與所述第一二極管的陰極連接，所述第一二極管的陽極與所述第三電容的第二端子連接。

7.根據權利要求5所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容的第二端子與第二二極管的陰極連接，所述第三電容的第一端子與所述第二二極管的陽極連接。

8.根據權利要求6所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電容的第二端子與第二二極管的陽極連接，所述第三電容的第一端子與所述第二二極管的陰極連接。

9.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一模塊還包括一第一儲能單元，所述第一儲能單元與所述第二電容并聯(lián)。

10.根據權利要求9所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一輔助供電單元的第二端口與所述第一儲能單元并聯(lián)，所述第一輔助供電單元包括一第三二極管，所述第三二極管串聯(lián)在所述第一輔助供電單元的第二端口和所述第一輔助供電單元的輸出端之間。

11.根據權利要求10所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，

12.根據權利要求9所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一模塊內還設有電量傳感器，用于檢測所述第一儲能單元的剩余電荷量。

13.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關電路和第二開關電路的第二端口還分別包括一旁路開關。

14.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關電路為半橋電路。

15.根據權利要求1所述的功率變換系統(tǒng)，其特征在于，所述第二開關電路為全橋電路。

16.一種功率變換模塊，其特征在于，包括：第一模塊和與所述第一模塊連接的第一二極管；

17.根據權利要求16所述的功率變換模塊，其特征在于，包括以下任意一項：

18.根據權利要求16所述的功率變換模塊，其特征在于，所述功率變換模塊還包括與所述第一模塊連接的第二二極管。

19.根據權利要求18所述的功率變換模塊，其特征在于，包括以下任意一項：

20.根據權利要求18所述的功率變換模塊，其特征在于，包括以下任意一項：

21.根據權利要求16所述的功率變換模塊，其特征在于，所述第一模塊還包括一第一儲能單元，所述第一儲能單元與所述第二電容并聯(lián)；

22.根據權利要求21所述的功率變換模塊，其特征在于，

技術總結
本申請?zhí)峁┮环N功率變換系統(tǒng)和功率變換模塊，包括：第一模塊、第二模塊以及第一二極管，第一模塊包括第一開關電路、第一輔助供電單元、第一電容和第二電容，第一開關電路的第一端口與第二電容并聯(lián)，第一輔助供電單元的第一端口與第一電容并聯(lián)，第一電容的第一端子與第一開關電路第二端口的第一端子連接，第二模塊包括第二開關電路、第二輔助供電單元、第三電容和第四電容，第二開關電路的第一端口與第四電容并聯(lián)，第二輔助供電單元與第三電容并聯(lián)，第三電容的第一端子與第二開關電路第二端口的第一端子連接；第一模塊內第一開關電路的第二端口與第二模塊內第二開關電路的第二端口串聯(lián)連接，第一二極管的兩端分別與第一電容和第三電容連接。

技術研發(fā)人員：趙潔,劉騰
受保護的技術使用者：臺達電子企業(yè)管理（上海）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9