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CN113794364A - 供电系统及其控制方法 - Google Patents

供电系统及其控制方法 Download PDF

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CN113794364A
CN113794364A CN202110999147.6A CN202110999147A CN113794364A CN 113794364 A CN113794364 A CN 113794364A CN 202110999147 A CN202110999147 A CN 202110999147A CN 113794364 A CN113794364 A CN 113794364A
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port
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voltage
capacitor
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高拥兵
徐志武
郭海滨
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Huawei Digital Power Technologies Co Ltd
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Abstract

本申请提供一种供电系统及其控制方法，该供电系统中包括第一端口电容、第二端口电容、控制模块、至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块。上述控制模块可基于第一端口电容或者第二端口电容的电压控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容，并控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容，直至第一端口电容的电压小于第一电压阈值且第二端口电容的电压小于第二电压阈值(即第一端口电容和第二端口电容放电结束)。在本申请中，可通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对端口电容放电，系统结构简单，成本低且放电速度快，适用性强。

Description

供电系统及其控制方法
技术领域
本申请涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种供电系统及其控制方法。
背景技术
随着工业的快速发展，大型电力电子设备在各行业的应用却来越广泛，电力电子设备的功率等级和功率密度也越来越高，对电力电子设备(如高压大功率设备)的安规要求也越来越严格。在电源切断后，高压大功率设备的输入/输出端口电容内的残余电压仍高达几百甚至上千伏，从而导致高压大功率设备无法重启甚至发生安全事故，因此如何实现输入/输出端口电容放电尤为重要。目前，可在高压大功率设备外部设置放电回路，并在电源切断后控制高压大功率设备的输入/输出端口电容将其内部的残余能量消耗到放电回路以实现电容放电的目的，然而，外加放电回路会导致系统结构复杂，成本高，放电速度慢。
发明内容
本申请提供了一种供电系统及其控制方法，可通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对端口电容放电，系统结构简单，成本低且放电速度快，适用性强。
第一方面，本申请提供了一种供电系统，该供电系统中包括第一端口电容、第二端口电容、控制模块、至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块。这里的第一变换模块和第二变换模块均为双向变换模块，且各第一变换模块和各第二变换模块并联。其中，该第一端口电容可并联在至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块中各变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端之间，该第二端口电容可并联在各变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端之间。上述控制模块可用于基于第一端口电容的电压或者第二端口电容的电压控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容(即第一变换模块处于升压工作模式)，并控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容(即第二变换模块处于降压工作模式)，直至第一端口电容的电压小于第一电压阈值且第二端口电容的电压小于第二电压阈值(即第一端口电容和第二端口电容放电结束)。在本申请中，可通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对第一端口电容和第二端口电容放电，系统结构更加简单，节约了硬件成本，成本更低；另外，在整个放电过程中无需对第一变换模块和第二变换模块进行工作模式切换，电气特性平滑，不具有工作模式切换造成的时间消耗，放电速度更快，适用性强。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，上述控制模块可用于在第一端口电容的电压大于第一电压下限值时控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容。这里的第一电压下限值可以为用户针对第一端口电容设置的下限值、或者第一端口电容的出厂默认值、或者系统配置的下限值、或者第一变换模块针对第一端口电容设置的工作电压下限值。上述控制模块还用于在第一端口电容的电压小于第一电压上限值时控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容。这里的第一电压上限值可以为用户针对第一端口电容设置的上限值、或者第一端口电容的出厂默认值、或者系统配置的上限值、或者第二变换模块针对第一端口电容设置的工作电压上限值。在本申请提供的供电系统中，可将第一端口电容的电压作为判断依据来控制第一变换模块和第二变换模块进行能量搬移，并且在能量搬移过程中第一变换模块和第二变换模块中的开关动作会存在开关损耗和导通损耗，系统线路也存在导通损耗，从而实现对第一端口电容和第二端口电容快速放电的目的。
结合第一方面，在第二种可能的实施方式中，上述控制模块可用于在第二端口电容的电压小于第二电压上限值时控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容。这里的第二电压上限值可以为用户针对第二端口电容设置的上限值、或者第二端口电容的出厂默认值、或者系统配置的上限值、或者第一变换模块针对第二端口电容设置的工作电压上限值。上述控制模块还用于在第二端口电容的电压大于第二电压下限值时控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容。这里的第二电压下限值可以为用户针对第二端口电容设置的下限值、或者第二端口电容的出厂默认值、或者系统配置的下限值、或者第二变换模块针对第二端口电容设置的工作电压下限值。在本申请提供的供电系统中，可将第二端口电容的电压作为判断依据来控制第一变换模块和第二变换模块进行能量搬移，并且在能量搬移过程中第一变换模块和第二变换模块中的开关动作会存在开关损耗和导通损耗，系统线路也存在导通损耗，从而实现对第一端口电容和第二端口电容快速放电的目的。
结合第一方面至第一方面第二种可能的实施方式中任一种，在第三种可能的实施方式中，上述供电系统还包括电池包和/或光伏阵列，该电池包和/或光伏阵列与第一端口电容并联，上述第一变换模块和第二变换模块可以为双向直流(direct current，DC)/DC变换模块。在纯储能供电应用场景下，该供电系统还包括电池包；在光伏供电应用场景下，该供电系统还包括光伏阵列；在光储混合供电应用场景下，该供电系统还包括电池包和光伏阵列。在对第一端口电容和第二端口电容快速放电之后，可避免第一变换模块和第二变换模块发生安全事故，从而在系统重启之后保障电池包和/或光伏阵列通过双向DC/DC变换模块对负载正常供电，进而提高了系统供电效率，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第二种可能的实施方式中任一种，在第四种可能的实施方式中，在风能供电应用场景下，上述供电系统还包括发电机，该发电机与第一端口电容并联，上述第一变换模块和第二变换模块可以为双向交流(alternating current，AC)/DC变换模块。在对第一端口电容和第二端口电容快速放电之后，可避免第一变换模块和第二变换模块发生安全事故，从而在系统重启之后保障发电机通过双向AC/DC变换模块对负载正常供电，进而提高了系统供电效率，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第二种可能的实施方式中任一种，在第五种可能的实施方式中，上述供电系统还包括电池包和/或光伏阵列，该电池包和/或光伏阵列与第一端口电容并联，上述第一变换模块和第二变换模块包括并联的双向DC/DC变换器和双向DC/AC变换器，且该双向DC/AC变换器的输出端通过第二端口电容连接交流负载或者交流电网。在对第一端口电容和第二端口电容快速放电之后，可避免第一变换模块和第二变换模块发生安全事故，从而在系统重启之后保障电池包和/或光伏阵列通过双向DC/DC变换器和双向DC/AC变换器对交流负载或者交流电网正常供电，进而提高了系统供电效率，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第二种可能的实施方式中任一种，在第六种可能的实施方式中，上述供电系统还包括发电机，该发电机与第一端口电容并联，上述第一变换模块和第二变换模块包括并联的双向AC/DC变换器和双向DC/AC变换器，且该双向DC/AC变换器的输出端通过第二端口电容连接交流负载或者交流电网。在对第一端口电容和第二端口电容快速放电之后，可避免第一变换模块和第二变换模块发生安全事故，从而在系统重启之后保障电池包和/或光伏阵列通过双向AC/DC变换器和双向DC/AC变换器对交流负载或者交流电网正常供电，进而提高了系统供电效率，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第四种可能的实施方式中任一种，在第七种可能的实施方式中，上述供电系统还可包括直流母线和DC/AC变换模块，上述第二端口电容可通过直流母线并联于DC/AC变换模块的输入端，且该DC/AC变换模块的输出端连接交流负载或者交流电网。
第二方面，本申请提供了一种供电系统的控制方法，该方法适用于上述第一方面至第一方面第七种可能的实施方式中任一种提供的供电系统中的控制模块，该供电系统还包括第一端口电容、第二端口电容、至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块。其中，上述第一端口电容可并联在至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块中各变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端之间，上述第二端口电容可并联在各变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端之间。在该方法中，上述控制模块可检测第一端口电容的电压或者第二端口电容的电压。进一步地，上述控制模块可基于第一端口电容的电压或者第二端口电容的电压控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容(即第一变换模块处于升压工作模式)，并控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容(即第二变换模块处于降压工作模式)，直至第一端口电容的电压小于第一电压阈值且第二端口电容的电压小于第二电压阈值。在本申请中，可通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对第一端口电容和第二端口电容放电，并且在整个放电过程中无需对第一变换模块和第二变换模块进行工作模式切换，电气特性平滑，不具有工作模式切换造成的时间消耗，放电速度更快，适用性强。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，在将第一端口电容的电压作为判断依据进行能量搬移的情况下，上述控制模块可在第一端口电容的电压大于第一电压下限值时控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容。进一步地，上述控制模块可在第一端口电容的电压小于第一电压上限值时控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容。
结合第二方面，在第二种可能的实施方式中，在将第二端口电容的电压作为判断依据进行能量搬移的情况下，上述控制模块可在第二端口电容的电压小于第二电压上限值时控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容。进一步地，上述控制模块可在第二端口电容的电压大于第二电压下限值时控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容。
在本申请中，可通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对第一端口电容和第二端口电容放电，系统结构更加简单，节约了硬件成本，成本更低；另外，在整个放电过程中无需对第一变换模块和第二变换模块进行工作模式切换，电气特性平滑，不具有工作模式切换造成的时间消耗，放电速度更快，适用性强。
附图说明
图1是本申请提供的供电系统的应用场景示意图；
图2是本申请提供的供电系统的一结构示意图；
图3是本申请提供的供电系统的另一结构示意图；
图4是本申请提供的供电系统的另一结构示意图；
图5是本申请提供的供电系统的另一结构示意图；
图6是本申请提供的供电系统的又一结构示意图；
图7是本申请提供的供电系统的控制方法的流程示意图；
图8是本申请提供的对第一端口电容和第二端口电容放电的一流程示意图；
图9是本申请提供的对第一端口电容和第二端口电容放电的另一流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的供电系统适用于新能源智能微网领域、输配电领域或者新能源领域(如光伏并网领域或者风力并网领域)、光储发电领域(如对家用设备(如冰箱、空调)或者电网供电)，或者风储发电领域，或者大功率变换器领域(如将直流电转换为大功率的高压交流电)等多种应用领域，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。本申请提供的供电系统可适配于不同的应用场景，比如，光储供电应用场景、风储供电应用场景、储能供电应用场景或者其它应用场景，下面将以储能供电应用场景为例进行说明，以下不再赘述。
请一并参见图1，图1是本申请提供的供电系统的应用场景示意图。在储能供电应用场景下，如图1所示，供电系统中包括电池包、电容1、电容2、DC/DC变换器1、DC/DC变换器2以及DC/AC变换器，其中，电池包与电容1并联，且电容1分别通过DC/DC变换器1和DC/DC变换器2与电容2并联，电容2与DC/AC变换器并联。在供电系统对负载供电的过程中，DC/DC变换器1和DC/DC变换器2可将电池包提供的直流电压转换为目标直流电压，并通过电容2向DC/AC变换器输出目标直流电压。这时，DC/AC变换器可将目标直流电压转换为交流电压，并基于该交流电压对电网和家用设备供电。在图1所示的应用场景中，在电池包断电后，电容1和电容2内的残余电压仍高达几百甚至上千伏，从而会导致DC/DC变换器1和DC/DC变换器2无法重启甚至发生安全事故，进而导致供电系统无法对负载正常供电，因此如何对电容1和电容2快速放电尤为重要。这时，供电系统的控制模块可基于电容1的电压或者电容2的电压控制DC/DC变换器1将电容1的能量搬移至电容2，并控制DC/DC变换器2将电容2的能量搬移至电容1，直至电容1和电容2放电结束，从而可通过DC/DC变换器在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对电容放电，系统结构更加简单，成本更低且放电速度快，进一步提高了系统供电的效率和安全性，适用性更强。
下面将结合图2至图6对本申请提供的供电系统及其工作原理进行示例说明。
参见图2，图2是本申请提供的供电系统的一结构示意图。如图2所示，供电系统1中包括第一端口电容C1、第二端口电容C2、至少一个第一变换模块(即一个或者多个第一变换模块，如第一变换模块10a至第一变换模块10n)、至少一个第二变换模块(即一个或者多个第二变换模块，如第二变换模块20a至第二变换模块20m)以及控制模块30。这里的第一变换模块和第二变换模块均为双向变换模块，且第一变换模块10a至第一变换模块10n中各第一变换模块与第二变换模块20a至第二变换模块20m中各第二变换模块并联。其中，该第一端口电容C1可并联在第一变换模块10a至第一变换模块10n、和第二变换模块20a至第二变换模块20m中各变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端之间，该第二端口电容C2可并联在各变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端之间。换言之，第一端口电容C1可通过各变换模块并联于第二端口电容C2。这里的第一变换模块和第二变换模块中包括但不限于双向DC/DC变换模块、双向AC/DC变换模块以及双向DC/AC变换模块，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。上述控制模块30可连接各变换模块，例如，控制模块30可连接各变换模块中的开关，可选的，该控制模块30也可与各变换模块无线连接，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。可选的，上述第一端口电容C1、第二端口电容C2、第一变换模块10a至第一变换模块10n、第二变换模块20a至第二变换模块20m以及控制模块30也可以构成并联电力电子设备，且该并联电力电子设备可适配于多路并联应用场景。
在一些可行的实施方式中，上述控制模块30可基于第一端口电容C1的电压或者第二端口电容C2的电压，控制第一变换模块10a至第一变换模块10n将第一端口电容C1的能量搬移至第二端口电容C2(即所有第一变换模块均处于升压工作模式)，并控制第二变换模块20a至第二变换模块20m将第二端口电容C2的能量搬移至第一端口电容C1(即所有第二变换模块均处于降压工作模式)，直至第一端口电容C1的电压小于第一电压阈值且第二端口电容C2的电压小于第二电压阈值，这时第一端口电容C1和第二端口电容C2放电结束。这里的第一电压阈值可以为用户针对第一端口电容设置的放电阈值、或者第一端口电容的出厂默认值、或者系统配置的放电阈值。这里的第二电压阈值可以为用户针对第二端口电容设置的放电阈值、或者第二端口电容的出厂默认值、或者系统配置的放电阈值，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。可以理解，上述控制模块30可通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对第一端口电容C1和第二端口电容C2放电，系统结构更加简单，节约了硬件成本，成本更低。另外，上述控制模块30在整个放电过程中无需对第一变换模块10a至第一变换模块10n、以及第二变换模块20a至第二变换模块20m进行工作模式切换，电气特性平滑，不具有工作模式切换造成的时间消耗，放电速度更快，适用性强。
在一些可行的实施方式中，在对第一端口电容C1和第二端口电容C2进行能量搬移的过程中，各第一变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端可作为输入端，各第一变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端可作为输出端；各第二变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端可作为输出端，各第二变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端可作为输入端。可选的，在供电系统1对负载供电的过程中，各第一变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端可作为输入端，各第一变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端可作为输出端；各第二变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端可作为输入端，各第二变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端可作为输出端。可选的，上述供电系统1还可包括发电组件(图中未示出)和电池包(图中未示出)，且该电池包与第一端口电容C1并联，第二端口电容C2与该发电组件并联，其中，该发电组件可包括但不限于太阳能发电组件、风能发电组件、氢能发电组件以及油机发电组件。在该发电组件产生电能并将该电能储存在电池包内的过程中，各第一变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端可作为输出端，各第一变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端可作为输入端；各第二变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端可作为输出端，各第二变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端可作为输入端，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
在一些可行的实施方式中，为方便描述，下面将以供电系统1包括第一变换模块10a和第二变换模块20a为例进行说明，以下不再赘述。上述控制模块30可基于第一端口电容C1的电压或者第二端口电容C2的电压，生成第一变换模块10a中各开关的驱动信号、以及第二变换模块20a中各开关的驱动信号。进一步地，上述控制模块30可基于第一变换模块10a中各开关的驱动信号控制第一变换模块10a中各开关的导通或者关断，以使第一变换模块10a处于升压工作模式。上述控制模块30还可以基于第二变换模块20a中各开关的驱动信号控制第二变换模块20a中各开关的导通或者关断，以使第二变换模块20a处于降压工作模式。在第一变换模块10a处于升压工作模式时，第一变换模块10a可将第一端口电容C1的能量搬移至第二端口电容C2，直至第一端口电容C1放电结束。在第二变换模块20a处于降压工作模式时，第二变换模块20a可将第二端口电容C2的能量搬移至第一端口电容C1，直至第二端口电容C2放电结束。需要说明的是，上述第一变换模块10b(图中未示出)至第一变换模块10n的工作原理具体可参见上述第一变换模块10a的工作原理，上述第二变换模块20b(图中未示出)至第二变换模块20m的工作原理具体可参见上述第二变换模块20a的工作原理，在此不作赘述。可以理解，第一变换模块10a至第一变换模块10n中各第一变换模块均处于升压工作模式，可将能量从低压侧(即第一端口电容C1所在的一侧)搬移至高压侧(即第二端口电容C2所在的一侧)；第二变换模块20a至第二变换模块20m中各第二变化模块变换模块均处于降压工作模式，可将能量从高压侧搬移至低压侧，直至第一端口电容C1和第二端口电容C2放电结束。
在一些可行的实施方式中，在将第一端口电容C1的电压作为判断依据来进行能量搬移的情况下，上述控制模块30可在第一端口电容C1的电压大于第一电压下限值时控制第一变换模块10a至第一变换模块10n将第一端口电容C1的能量搬移至第二端口电容C2，直至第一端口电容C1的电压小于第一电压阈值(即第一端口电容C1放电结束)。这里的第一电压下限值可以为用户针对第一端口电容设置的下限值、或者第一端口电容的出厂默认值、或者系统配置的下限值、或者第一变换模块针对第一端口电容设置的工作电压下限值。进一步地，上述控制模块30还可在第一端口电容C1的电压小于第一电压上限值时控制第二变换模块20a至第二变换模块20m将第二端口电容C2的能量搬移至第一端口电容C1，直至第二端口电容C2的电压小于第二电压阈值(即第二端口电容C2放电结束)。这里的第一电压上限值可以为用户针对第一端口电容设置的上限值、或者第一端口电容的出厂默认值、或者系统配置的上限值、或者第二变换模块针对第一端口电容设置的工作电压上限值。可以理解，各第一变换模块在将第一端口电容C1的能量搬移至第二端口电容C2的过程中体现源的特性，并且各第二变换模块在将第二端口电容C2的能量搬移至第一端口电容C1的过程中体现载的特性以形成能量环流，无需通过逻辑进行能量搬移方向的切换，在整个能量搬移过程中各变换模块中的开关动作会存在开关损耗和导通损耗，且系统线路也存在导通损耗，从而可实现对第一端口电容和第二端口电容快速放电的目的。
在一些可行的实施方式中，在将第二端口电容C2的电压作为判断依据来进行能量搬移的情况下，上述控制模块30可在第二端口电容C2的电压小于第二电压上限值时控制第一变换模块10a至第一变换模块10n将第一端口电容C1的能量搬移至第二端口电容C2，直至第一端口电容C1的电压小于第一电压阈值。这里的第二电压上限值可以为用户针对第二端口电容设置的上限值、或者第二端口电容的出厂默认值、或者系统配置的上限值、或者第一变换模块针对第二端口电容设置的工作电压上限值。进一步地，上述控制模块30还可在第二端口电容C2的电压大于第二电压下限值时控制第二变换模块20a至第二变换模块20m将第二端口电容C2的能量搬移至第一端口电容C1，直至第二端口电容C2的电压小于第二电压阈值。这里的第二电压下限值可以为用户针对第二端口电容设置的下限值、或者第二端口电容的出厂默认值、或者系统配置的下限值、或者第二变换模块针对第二端口电容设置的工作电压下限值，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。可以理解，上述控制模块30可将第二端口电容C2的电压作为判断依据来控制各第一变换模块和各第二变换模块进行能量搬移，并且在能量搬移过程中各第一变换模块和各第二变换模块中的开关动作会存在开关损耗和导通损耗，系统线路也存在导通损耗，从而实现对第一端口电容C1和第二端口电容C2快速放电的目的。
在一些可行的实施方式中，请一并参见图3，图3是本申请提供的供电系统的另一结构示意图。在纯储能供电应用场景下，如图3所示，该供电系统1还包括电池包40，其中，该电池包40可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联，且第一变换模块10a和第二变换模块20a均为双向DC/DC变换模块。这里的电池包40可由一个或者多个电池单元(电池单元的电压通常在2.5V到4.2V之间)串并联组成，形成最小的能量存储和管理单元。可选的，在光伏供电应用场景下，如图3所示，该供电系统1还包括光伏阵列50，其中，该光伏阵列50可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联。这里的光伏阵列50可由多个光伏组串串并联组成，其中一个光伏组串可包括多个光伏组件(也可以称为太阳能电池板或者光伏板)。可选的，在光储混合供电应用场景下，如图3所示，上述供电系统1还包括电池包40和光伏阵列50，其中，该电池包40可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联，该光伏阵列50可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联。在对第一端口电容C1和第二端口电容C2快速放电之后，可避免第一变换模块10a和第二变换模块20a发生安全事故，从而在系统重启之后保障电池包40和/或光伏阵列50对负载正常供电，进而提高了系统供电效率和安全性，适用性更强。
在一些可行的实施方式中，如图3所示，上述供电系统1还包括直流母线60和DC/AC变换模块70，第二端口电容C2可通过直流母线60并联于DC/AC变换模块70的输入端，且DC/AC变换模块70的输出端可连接交流负载或者交流电网。在第一端口电容C1和第二端口电容C2快速放电之后可避免第一变换模块10a和第二变换模块20a发生安全事故，这时供电系统1可正常供电。上述第一变换模块10a可基于电池包40和光伏阵列50提供的直流电压向DC/AC变换模块70输出直流电压，且第二变换模块20a可基于电池包40和光伏阵列50提供的直流电压向DC/AC变换模块70输出直流电压。这时，DC/AC变换模块70可将第一变换模块10a和第二变换模块20a输入的直流电压转换为交流电压，并基于交流电压对交流负载或者交流电网供电，系统供电效率更高。
在一些可行的实施方式中，在风能供电应用场景下，请参见图4，图4是本申请提供的供电系统的另一结构示意图。如图4所示，上述供电系统1还包括发电机80(一种把机械能转变为电能的设备)，该发电机80可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联，且上述第一变换模块10a和第二变换模块20a均为双向AC/DC变换模块。可选的，如图4所示，上述供电系统1还包括直流母线60和DC/AC变换模块70，第二端口电容C2可通过直流母线60并联于DC/AC变换模块70的输入端，且DC/AC变换模块70的输出端可连接交流负载或者交流电网。在第一端口电容C1和第二端口电容C2快速放电之后可避免第一变换模块10a和第二变换模块20a发生安全事故，这时供电系统1可正常供电。上述第一变换模块10a和第二变换模块20a可基于发电机80提供的交流电压向DC/AC变换模块70输出直流电压，这时，DC/AC变换模块70可将第一变换模块10a和第二变换模块20a输入的直流电压转换为交流电压，并基于交流电压对交流负载或者交流电网供电，系统供电效率更高。
在一些可行的实施方式中，请参见图5，图5是本申请提供的供电系统的另一结构示意图。如图5所示，在纯储能供电应用场景下，该供电系统1还包括电池包40，该电池包40可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联；在光伏供电应用场景下，该供电系统1还包括光伏阵列50，该光伏阵列50可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联；在光储混合供电应用场景下，上述供电系统1还包括电池包40和光伏阵列50，该电池包40可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联，该光伏阵列50可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联。其中，第一变换模块10a可包括并联的双向DC/DC变换器101a和双向DC/AC变换器102a，且该双向DC/AC变换器102a的输出端可通过第二端口电容C2连接交流负载或者交流电网。上述第二变换模块20a可包括并联的双向DC/DC变换器201a和双向DC/AC变换器202a，且该双向DC/AC变换器202a的输出端可通过第二端口电容C2连接交流负载或者交流电网。在第一端口电容C1和第二端口电容C2快速放电之后可避免第一变换模块10a和第二变换模块20a发生安全事故，这时供电系统1可正常供电。上述双向DC/DC变换器101a可基于电池包40和光伏阵列50提供的直流电压向双向DC/AC变换器102a输出直流电压。上述双向DC/DC变换器201a可基于电池包40和光伏阵列50提供的直流电压向双向DC/AC变换器202a输出直流电压。这时，双向DC/AC变换器102a可基于双向DC/DC变换器101a输入的直流电压对交流负载或者交流电网供电，且双向DC/AC变换器202a可基于双向DC/DC变换器201a输入的直流电压对交流负载或者交流电网供电，系统供电效率更高，适用性更强。
在一些可行的实施方式中，在风能供电应用场景下，请参见图6，图6是本申请提供的供电系统的又一结构示意图。如图6所示，上述供电系统1还包括发电机80，该发电机80可通过第一端口电容C1分别与第一变换模块10a和第二变换模块20a并联，其中，第一变换模块10a可包括并联的双向AC/DC变换器103a和双向DC/AC变换器102a，且该双向DC/AC变换器102a的输出端可通过第二端口电容C2连接交流负载或者交流电网。上述第二变换模块20a可包括并联的双向AC/DC变换器203a和双向DC/AC变换器202a，且该双向DC/AC变换器202a的输出端可通过第二端口电容C2连接交流负载或者交流电网。在第一端口电容C1和第二端口电容C2快速放电之后可避免第一变换模块10a和第二变换模块20a发生安全事故，这时供电系统1可正常供电。上述双向AC/DC变换器103a可基于发电机80提供的交流电压向双向DC/AC变换器102a输出直流电压，双向AC/DC变换器203a可基于发电机80提供的交流电压向双向DC/AC变换器202a输出直流电压。这时，双向DC/AC变换器102a可基于双向AC/DC变换器103a输入的直流电压对交流负载或者交流电网供电，且双向DC/AC变换器202a可基于双向AC/DC变换器203a输入的直流电压对交流负载或者交流电网供电，系统供电效率更高，适用性更强。
进一步地，请参见图7，图7是本申请提供的供电系统的控制方法的流程示意图。该方法适用于供电系统(如上述图2至图6所提供的供电系统)中的控制模块(如上述控制模块30)，该供电系统还包括第一端口电容、第二端口电容、至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块。其中，上述第一端口电容可并联在至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块中各变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端之间，上述第二端口电容可并联在各变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端之间。如图7所示，该方法包括以下步骤S101至步骤S102：
步骤S101,检测第一端口电容的电压或者第二端口电容的电压。
在一些可行的实施方式中，在将第一端口电容的电压作为判断依据进行能量搬移的情况下，控制模块可实时检测第一端口电容的电压；在将第二端口电容的电压作为判断依据进行能量搬移的情况下，控制模块可实时检测第二端口电容的电压。例如，控制模块中集成有用于检测第一端口电容的电压和第二端口电容的电压的一个或者多个功能模块(或设备)，可包括但不限于电压检测电路或者电压检测器。例如，控制模块可通过电压检测电路实时检测第一端口电容的电压或者第二端口电容的电压。
步骤S102,基于第一端口电容的电压或者第二端口电容的电压控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容，并控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容，直至第一端口电容的电压小于第一电压阈值且第二端口电容的电压小于第二电压阈值。
在一些可行的实施方式中，为方便描述，下面将以供电系统包括一个第一变换模块和一个第二变换模块为例进行说明，以下不再赘述。上述控制模块可基于第一端口电容的电压或者第二端口电容的电压，生成第一变换模块中各开关的驱动信号、以及第二变换模块中各开关的驱动信号。进一步地，上述控制模块可基于第一变换模块中各开关的驱动信号控制第一变换模块中各开关的导通或者关断，以使第一变换模块处于升压工作模式并将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容，直至第一端口电容的电压小于第一电压阈值(即第一端口电容放电结束)。上述控制模块还可以基于第二变换模块中各开关的驱动信号控制第二变换模块中各开关的导通或者关断，以使第二变换模块处于降压工作模式并将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容，直至第二端口电容的电压小于第二电压阈值(即第二端口电容放电结束)。可以理解，上述控制模块可通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对第一端口电容和第二端口电容放电，系统结构更加简单，节约了硬件成本，成本更低。另外，上述控制模块在整个放电过程中无需对第一变换模块和第二变换模块进行工作模式切换，电气特性平滑，不具有工作模式切换造成的时间消耗，放电速度更快，适用性强。
在一些可行的实施方式中，请参见图8，图8是本申请提供的对第一端口电容和第二端口电容放电的一流程示意图。在将第一端口电容的电压作为判断依据进行能量搬移的情况下，如图8所示，上述控制模块可在第一端口电容的电压大于第一电压下限值时控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容，直至第一端口电容的电压小于第一电压阈值(即第一端口电容放电结束)。进一步地，上述控制模块可在第一端口电容的电压小于第一电压上限值时控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容，直至第二端口电容的电压小于第二电压阈值(即第二端口电容放电结束)，从而通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对第一端口电容和第二端口电容放电，电气特性平滑且放电速度更快。可以理解，上述控制模块可将第一端口电容的电压作为判断依据来控制第一变换模块和第二变换模块进行能量搬移，并且在能量搬移过程中第一变换模块和第二变换模块中的开关动作会存在开关损耗和导通损耗，系统线路也存在导通损耗，从而实现对第一端口电容和第二端口电容快速放电的目的。
在一些可行的实施方式中，请参见图9，图9是本申请提供的对第一端口电容和第二端口电容放电的另一流程示意图。在将第二端口电容的电压作为判断依据进行能量搬移的情况下，如图9所示，上述控制模块可在第二端口电容的电压小于第二电压上限值时控制第一变换模块将第一端口电容的能量搬移至第二端口电容，直至第一端口电容的电压小于第一电压阈值(即第一端口电容放电结束)。进一步地，上述控制模块可在第二端口电容的电压大于第二电压下限值时控制第二变换模块将第二端口电容的能量搬移至第一端口电容，直至第二端口电容的电压小于第二电压阈值(即第二端口电容放电结束)，从而通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对第一端口电容和第二端口电容放电，电气特性平滑且放电速度更快。可以理解，上述控制模块可将第二端口电容的电压作为判断依据来控制第一变换模块和第二变换模块进行能量搬移，并且在能量搬移过程中第一变换模块和第二变换模块中的开关动作会存在开关损耗和导通损耗，系统线路也存在导通损耗，从而实现对第一端口电容和第二端口电容快速放电的目的。
具体实现中，本申请提供的供电系统的控制方法中的控制模块所执行的更多操作可参见图2至图6所示的供电系统及其工作原理中的控制模块所执行的实现方式，在此不再赘述。
在本申请中，可通过各变换模块在能量搬移过程中的开关损耗和导通损耗对第一端口电容和第二端口电容放电，系统结构更加简单，节约了硬件成本，成本更低；另外，在整个放电过程中无需对第一变换模块和第二变换模块进行工作模式切换，电气特性平滑，不具有工作模式切换造成的时间消耗，放电速度更快，适用性强。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括第一端口电容、第二端口电容、控制模块、至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块，所述第一端口电容并联在所述至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块中各变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端之间，所述第二端口电容并联在所述各变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端之间；
所述控制模块用于基于所述第一端口电容的电压或者所述第二端口电容的电压控制所述第一变换模块将所述第一端口电容的能量搬移至所述第二端口电容，并控制所述第二变换模块将所述第二端口电容的能量搬移至所述第一端口电容，直至所述第一端口电容的电压小于第一电压阈值且所述第二端口电容的电压小于第二电压阈值。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块用于在所述第一端口电容的电压大于第一电压下限值时控制所述第一变换模块将所述第一端口电容的能量搬移至所述第二端口电容；
所述控制模块还用于在所述第一端口电容的电压小于第一电压上限值时控制所述第二变换模块将所述第二端口电容的能量搬移至所述第一端口电容。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块用于在所述第二端口电容的电压小于第二电压上限值时控制所述第一变换模块将所述第一端口电容的能量搬移至所述第二端口电容；
所述控制模块还用于在所述第二端口电容的电压大于第二电压下限值时控制所述第二变换模块将所述第二端口电容的能量搬移至所述第一端口电容。
4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述供电系统还包括电池包和/或光伏阵列，所述电池包和/或光伏阵列与所述第一端口电容并联，所述第一变换模块和所述第二变换模块为双向直流DC/DC变换模块。
5.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述供电系统还包括发电机，所述发电机与所述第一端口电容并联，所述第一变换模块和所述第二变换模块为双向交流AC/DC变换模块。
6.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述供电系统还包括电池包和/或光伏阵列，所述电池包和/或光伏阵列与所述第一端口电容并联，所述第一变换模块和所述第二变换模块包括并联的双向DC/DC变换器和双向DC/AC变换器，所述双向DC/AC变换器的输出端通过所述第二端口电容连接交流负载或者交流电网。
7.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述供电系统还包括发电机，所述发电机与所述第一端口电容并联，所述第一变换模块和所述第二变换模块包括并联的双向AC/DC变换器和双向DC/AC变换器，所述双向DC/AC变换器的输出端通过所述第二端口电容连接交流负载或者交流电网。
8.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述供电系统还包括直流母线和DC/AC变换模块，所述第二端口电容通过所述直流母线并联于所述DC/AC变换模块的输入端，所述DC/AC变换模块的输出端连接交流负载或者交流电网。
9.一种供电系统的控制方法，其特征在于，所述方法适用于供电系统中的控制模块，所述供电系统还包括第一端口电容、第二端口电容、至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块，所述第一端口电容并联在所述至少一个第一变换模块和至少一个第二变换模块中各变换模块的第一输入/输出端和第二输入/输出端之间，所述第二端口电容并联在所述各变换模块的第三输入/输出端和第四输入/输出端之间；
所述方法包括：
检测所述第一端口电容的电压或者所述第二端口电容的电压；
基于所述第一端口电容的电压或者所述第二端口电容的电压控制所述第一变换模块将所述第一端口电容的能量搬移至所述第二端口电容，并控制所述第二变换模块将所述第二端口电容的能量搬移至所述第一端口电容，直至所述第一端口电容的电压小于第一电压阈值且所述第二端口电容的电压小于第二电压阈值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一端口电容的电压控制所述第一变换模块将所述第一端口电容的能量搬移至所述第二端口电容，并控制所述第二变换模块将所述第二端口电容的能量搬移至所述第一端口电容，包括：
在所述第一端口电容的电压大于第一电压下限值时控制所述第一变换模块将所述第一端口电容的能量搬移至所述第二端口电容；
在所述第一端口电容的电压小于第一电压上限值时控制所述第二变换模块将所述第二端口电容的能量搬移至所述第一端口电容。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二端口电容的电压控制所述第一变换模块将所述第一端口电容的能量搬移至所述第二端口电容，并控制所述第二变换模块将所述第二端口电容的能量搬移至所述第一端口电容，包括：
在所述第二端口电容的电压小于第二电压上限值时控制所述第一变换模块将所述第一端口电容的能量搬移至所述第二端口电容；
在所述第二端口电容的电压大于第二电压下限值时控制所述第二变换模块将所述第二端口电容的能量搬移至所述第一端口电容。
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