[实用新型]一种电能变换装置

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源装置领域，涉及一种电能变换装置。

背景技术

太阳能与风能等新能源并网接入应用中，都存在最大功率点跟踪问题，直流端的纹波电压大小，会影响并网逆变器的谐波电流大小与逆变器的效率及滤波电容的大小，降低逆变直流侧纹波大小，减小滤波电容的大小，对并网逆变有重要意义。

另一方面，新能源离网系统中有贮能电池，需要对电池进行充电，新能源充电装置是指新能源供电模块对蓄电池进行充电的装置，当新能源供电模块的输入电压很高而配备的蓄电池电压等级较低时，现有的新能源发电控制器技术通常是采用经典Buck电路实现电压的变换和输出功率的控制。但传统的单路Buck电路存在一些缺点，如电感电流纹波较大、输出滤波器的容量较大、系统输出功率较低。

随着电子系统集成规模的不断加大，要求电源的输出电流和输出的功率也越来越大；电子系统工作频率的不断提高和工作电压的不断降低，要求电源的纹波越来越小；便携式电子设备安装空间有限且日益“轻薄”，要求电源设计中采用体积小、高度低的电感和电容。基于以上要求，市场上已见两路交错并联的电路结构，其工作占空比与电流归一化幅值K的关系如图2所示（其中电流归一化纹波幅值K定义为输出电流纹波幅值与单路直流变换电路输出纹波幅值的比值），其电流纹波和装置体积都有一定的改善，但两路并联依旧没能彻底的改善纹波问题，纹波幅值依然较大，为单路变换电路纹波幅值的2/3倍左右。并且，现有的并联交错电路结构的设计，并不是针对具体新能源供电模块电压与蓄电池电压进行设计的，没有给出指导性的设计方法及设计步骤。

针对以上不足，提出一种具有最优输出电流纹波特性的、输出滤波器容量小、可大功率输出的方案甚为必要。

实用新型内容

技术问题：本实用新型提供了一种减小输出电流纹波和输出滤波器容量，提高输出功率的电能变换装置。

技术方案：本实用新型的电能变换装置，包括供电模块、与供电模块连接的N路交错并联直流变换电路、与N路交错并联直流变换电路的控制端连接的MPPT核心控制模块；N路交错并联直流变换电路包括并联的电压变换电路和输入滤波电容，电压变换电路为降压单元、升压单元或升/降压单元。

本实用新型电能变换装置的一种优选方案中，电压变换电路为降压单元，降压单元为N路Buck降压电路并联而成，N路BUCK降压电路共用一个输出滤波电容。

本实用新型电能变换装置的一种优选方案中，电压变换电路为升压单元，升压单元为N路Boost升压电路并联而成，N路Boost升压电路共用一个输出滤波电容。

本实用新型电能变换装置的一种优选方案中，电压变换电路为升/降压单元，升/降压单元为N路Buck-Boost升/降压电路并联而成，N路Buck-Boost升/降压电路共用一个输出滤波电容。

本实用新型电能变换装置中，MPPT核心控制模块包括MCU控制单元、分别与MCU控制单元的输入端连接的第一电压检测单元和第二电压检测单元、与MCU控制单元的输出端连接的驱动隔离单元、与MCU控制单元的电源输入端连接的辅助电源单元，驱动隔离单元的输入端与MCU控制单元的控制信号输出端相连，驱动隔离单元的输出端和N路交错并联直流变换电路的输入控制端相连，第一电压检测单元的输入端与供电模块的输出端连接，第二电压检测单元的输入端与负载连接。

有益效果：本实用新型和现有技术相比，具有以下优点：

（1）本实用新型的直流变换电路采用多路交错并联技术。而现在市场上多为两路交错并联的电路结构，其电流纹波和装置体积都有一定的改善，但两路并联依旧没能彻底的改善纹波问题，纹波幅值依然较大，为单路变换电路纹波幅值的2/3倍左右。采用多路交错并联技术，通过合理的选择交错并联的总相数，各路采用相同固定工作频率、驱动信号占空比大小相等、相位相差360°/N，各路产生的电流纹波便会相位相差360°/N，叠加抵消之后，总的纹波幅值减小，需要的滤波电感量减小，装置体积减小，同时总的输出电流增加，输出功率增大。（2）现有的并联交错电路结构的设计，并不是针对具体新能源供电模块电压与蓄电池电压进行设计的，没有给出指导性的设计方法及设计步骤。

附图说明

图1为本实用新型的一种电能变换装置的总体框图。

图2为两路直流变换电路并联时输出电流归一化纹波幅值K与占空比D的关系图。

图3为N=3、4、5、6时输出电流归一化纹波幅值K与占空比D的关系图。

图4为降压式N路交错并联直流变换电路结构示意图。