CN113271009A - 一种dc/dc变换单元和能量变换*** - Google Patents

一种dc/dc变换单元和能量变换*** Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种DC/DC变换单元和能量变换***，该DC/DC变换单元的主电路的输入端设置有第一输入端口和第二输入端口，主电路的输出端设置有第一输出端口、第二输出端口及第三输出端口；其中：第一输入端口的电压大于第二输入端口的电压；第一输出端口的电压为正电压，第二输出端口的电压调节目标为零，第三输出端口的电压为负电压；并且，至少一个输出端口直接与相应的输入端口连接，以使DC/DC变换单元的输入端和输出端串联，从而，使DC/DC变换单元的输入电压和输出电压串联，提高了DC/DC变换单元的输出电压，大大降低了其输出端的传输电流和线损。

Description

一种DC/DC变换单元和能量变换***
技术领域
本发明属于电力变换技术领域，更具体的说，尤其涉及一种DC/DC变换单元和能量变换***。
背景技术
目前光伏发电***中的逆变器主要有组串式、集中式、集散式这三类。对于集中式和集散式逆变器，光伏组串都需要经过一个汇流箱汇流，经过长距离走线后，与放置在箱变附近的逆变器连接，如图1所示。
现有技术中，为了降低线损，通常会提高汇流线缆的线径，但是这样会使得线缆成本增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种DC/DC变换单元和能量变换***，用于降低电能传输过程中的线损，且降低DC/DC变换单元的成本低、实现变换简单。
本发明第一方面公开了一种DC/DC变换单元，其主电路的输入端设置有第一输入端口和第二输入端口，所述主电路的输出端设置有第一输出端口、第二输出端口及第三输出端口；其中：
所述第一输入端口的电压大于所述第二输入端口的电压；
所述第一输出端口的电压为正电压，所述第二输出端口的电压的调节目标为零，所述第三输出端口的电压为负电压；
并且，至少一个输出端口直接与相应的输入端口连接，以使所述DC/DC变换单元的输入端和输出端串联。
可选的，所述第二输出端口直接与所述第二输入端口相连。
可选的，所述第二输出端口与所述第三输出端口之间的压差，为所述主电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的。
可选的，包括：非隔离的boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有隔离变压器的直流变换单元中的至少一种。
可选的，所述第一输出端口的电压，大于等于所述第一输入端口的电压。
可选的，所述第一输出端口的电压与所述第三输出端口的电压关于所述第二输出端口对称。
可选的，所述第一输出端口直接连接所述第一输入端口，以使所述第一输出端口的电压等于所述第一输入端口的电压；
所述第一输出端口间接连接所述第一输入端口，以使所述第一输出端口的电压大于所述第一输入端口的电压。
可选的，所述第一输出端口间接连接所述第一输入端口时，所述主电路包括：第一变换电路和第二变换电路；
所述第一变换电路的输入端和所述第二变换电路的输入端，并联连接至所述主电路的输入端；
所述第二输出端口与所述第三输出端口之间的压差，为所述第一变换电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的；
所述第一输出端口与所述第二输出端口之间的压差，为所述第二变换电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的。
可选的，所述第一变换电路和所述第二变换电路分别包括：非隔离的boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有隔离变压器的直流变换单元中的至少一种。
可选的，所述主电路包括：所述buck-boost电路；
所述buck-boost电路的输入端正极连接所述第一输入端口；
所述buck-boost电路的输入端负极连接所述第二输入端口；
所述buck-boost电路的输出端正极连接所述第二输出端口；
所述buck-boost电路的输出端负极连接所述第三输出端口。
可选的，所述第一变换电路包括：所述buck-boost电路，所述第二变换电路包括：所述boost电路；
所述buck-boost电路的输入端正极和所述boost电路的输入端正极均连接所述第一输入端口；
所述buck-boost电路的输入端负极和所述boost电路的输入端负极均连接所述第二输入端口；
所述buck-boost电路的输出端正极和所述boost电路的输出端负极连接所述第二输出端口；
所述buck-boost电路的输出端负极连接所述第三输出端口；
所述boost电路的输出端正极连接所述第一输出端口。
本发明第二方面公开了一种能量变换***，包括：至少一个直流输入源，以及，至少一个如本发明第一方面任一项所述DC/DC变换单元；
所述DC/DC变换单元的输入端直接或间接与相应的所述直流输入源相连；
所述DC/DC变换单元的输出端直接或间接连接能量变换***的输出端。
可选的，还包括至少一个逆变器；
所述DC/DC变换单元的输出端通过相应的线缆，与所述逆变器的直流侧相连；
所述逆变器的交流侧连接所述能量变换***的输出端。
可选的，在所述逆变器的个数为1时：
所述DC/DC变换单元的第一输出端口通过正线连接所述逆变器的直流侧正极；
所述DC/DC变换单元的第三输出端口通过负线连接所述逆变器的直流侧负极。
可选的，所述逆变器的直流侧包括三个端口或两个端口；
所述逆变器的直流侧包括两个端口时，设置于所述逆变器内部的直流侧中点通过设置于所述逆变器内部的第一接地单元接地；
所述逆变器的直流侧包括三个端口时，设置于所述逆变器外部的直流侧中点通过设置于所述逆变器外部的第一接地单元接地，或者，所述DC/DC变换单元的第二输出端口通过零线连接所述逆变器的直流侧中点。
可选的，在所述逆变器的个数为2，分别为第一逆变器和第二逆变器时：
所述DC/DC变换单元的第一输出端口通过正线连接所述第一逆变器的直流侧正极；
所述DC/DC变换单元的第二输出端口通过零线分别连接所述第一逆变器的直流侧负极和所述第二逆变器的直流侧正极；
所述DC/DC变换单元的第三输出端口通过负线连接所述第二逆变器的直流侧负极。
可选的，所述第一逆变器的直流侧负极和所述第二逆变器的直流侧正极的连接点，通过第一接地单元接地，或者，通过零线连接所述DC/DC变换单元的第二输出端口。
可选的，还包括：第二接地单元；
所述第二接地单元用于实现所述DC/DC变换单元的第二输出端口与大地等电位之间的耦合连接或解耦断开。
可选的，所述第二接地单元包括：开关电源、阻抗单元、第三二极管和第三电容；
所述开关电源的输入端正极连接所述DC/DC变换单元的第一输入端口；
所述开关电源的输入端负极连接第二输入端口；
所述开关电源的输出端正极与所述第三电容的一端相连，连接点依次通过所述阻抗单元和所述第三二极管连接所述DC/DC变换单元的第二输出端口；
所述开关电源的输出端负极与所述第三电容的另一端相连，连接点接所述大地等电位。
可选的，所述开关电源包括：串联连接的储能元件和开关管。
可选的，所述第二接地单元包括：可控开关；
所述第二输出端口通过所述可控开关接所述大地等电位。
可选的，还包括：至少一个汇流箱；
各个汇流箱分别设置于所述DC/DC变换单元的输入端与相应的所述直流输入源之间。
可选的，所述汇流箱中还包括至少一路DC/DC变换模块，以在所述DC/DC变换单元之前实现一级电压变换。
可选的，所述直流输入源为光伏发电单元、AC/DC变换单元和储能单元中的至少一种。
可选的，各个所述DC/DC变换单元的输入端所连接的所述直流输入源相同，或者，存在至少两个所述DC/DC变换单元的输入端所连接的所述直流输入源不相同。
可选的，所述AC/DC变换单元的直流侧与所述DC/DC变换单元的输入端相连；
所述AC/DC变换单元的交流侧连接电网或风力发电单元。
从上述技术方案可知，本发明提供的一种DC/DC变换单元，该DC/DC变换单元的主电路的输入端设置有第一输入端口和第二输入端口，主电路的输出端设置有第一输出端口、第二输出端口及第三输出端口；其中：第一输入端口的电压大于第二输入端口的电压；第一输出端口的电压为正电压，第二输出端口的电压调节目标为零，第三输出端口的电压为负电压；并且，至少一个输出端口直接与相应的输入端口连接，以使DC/DC变换单元的输入端和输出端串联；从而，使DC/DC变换单元的输入电压和输出电压串联，提高了DC/DC变换单元的输出电压，大大降低了其输出端的传输电流和线损。另外，由于DC/DC变换单元仅用于产生升压后的下半部分电压，且功率接近光伏汇流箱输入功率的一半，因此增加的设备成本低、变换简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的一种光伏发电***的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种DC/DC变换单元和能量变换***的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种DC/DC变换单元的示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种DC/DC变换单元的示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种DC/DC变换单元的示意图；
图6本发明实施例提供的另一种能量变换***的示意图；
图7本发明实施例提供的另一种能量变换***的示意图；
图8是本发明实施例提供的能量变换***中逆变器的示意图；
图9是本发明实施例提供的第二接地单元的一种示意图；
图10是本发明实施例提供的第二接地单元的另一种示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例提供一种DC/DC变换单元，用于解决现有技术中，为了降低线损，通常会提高汇流线缆的线径而造成的线缆成本增加的问题。
参见图2，该DC/DC变换单元10，其主电路的输入端设置有第一输入端口和第二输入端口，主电路的输出端设置有第一输出端口、第二输出端口及第三输出端口；其中：
第一输入端口的电压大于第二输入端口的电压；第一输出端口的电压为正电压，第二输出端口的电压调节目标为零，第三输出端口的电压为负电压。也即，DC/DC变换单元具备三个输出端口和两个输入端口。其中，第二输出端口作为输出端零点，其电压实际上会在零附近的小范围内上下波动，其波动范围不做具体限定。
并且，至少一个输出端口直接与相应的输入端口连接，以使DC/DC变换单元的输入端和输出端串联。
该DC/DC变换单元10实现将2个端口输入的电压进行直流功率变换，变换为3个端口输出。
具体的，DC/DC变换单元10将第一输入端和第二输入端之间的电压V1，经过DC/DC变换得到一个电压V2。而且，由于DC/DC变换单元10的输入输出具备串联连接关系，使其得到的这个电压V2里，至少包括由于DC/DC变换单元10的输出电压以及电压V1的串联值，还有可能会大于这个串联值；也即，通过至少V1和V2的串联得到一个更高的输出电压，进而大大降低了输出端的传输电流。
在本实施例中，DC/DC变换单元10的输入电压和输出电压串联，提高了DC/DC变换单元10的输出电压，大大降低了其输出端传输电流和线损。
在实际应用中，DC/DC变换单元10的第一输入端口直接连接DC/DC变换单元10的第二输出端口。
DC/DC变换单元10的第二输出端口与DC/DC变换单元10的第三输出端口之间的压差，为主电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的。
具体的，该主电路可以对自身输入接接收到的电压进行升压变换和/或降压变换，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
在实际应用中，该DC/DC变换单元10包括：非隔离的boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有隔离变压器的直流变换单元中的至少一种。
也就是说，该DC/DC变换单元10可以有多种结构，比如仅包括非隔离的boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有隔离变压器的直流变换单元中的一个；或者，非隔离的boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有隔离变压器的直流变换单元这四种结构的任意组合。此处不对DC/DC变换单元10的选型做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
此时，由于DC/DC变换单元10仅用于产生升压后的下半部分电压，且功率接近光伏汇流箱20输入功率的一半，因此增加的设备成本低、变换简单。
可选的，DC/DC变换单元10的第一输出端口的电压，大于等于自身的第一输入端口的电压；也即，该DC/DC变换单元10的第一输出端口的电压可以等于自身的第一输入端口的电压，如DC/DC变换单元10的第一输出端口直接与自身的第一输入端口相连；或者，DC/DC变换单元10的第一输出端口通过相应的模块连接DC/DC变换单元10的第一输入端口，以使该DC/DC变换单元10的第一输出端口电压大于自身的第一输入端口的电压。
DC/DC变换单元10的第一输出端口直接与自身的第一输入端口相连时，主电路只用于对自身输入端接收的电压进行变换，得到DC/DC变换单元10的第二输出端口与DC/DC变换单元10的第三输出端口之间的压差，如图3中所示的111。
而DC/DC变换单元10的第一输出端口间接连接DC/DC变换单元10的第一输入端口时，该主电路包括：第一变换电路(如图4中所示的111)和第二变换电路(如图4中所示的112)。
该第一变换电路的输入端和第二变换电路的输入端，并联连接至主电路的输入端。
该DC/DC变换单元10的第二输出端口与DC/DC变换单元10的第三输出端口之间的压差，为第一变换电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的。
DC/DC变换单元10的第一输出端口与DC/DC变换单元10的第二输出端口之间的压差，为第二变换电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的。
在实际应用中，第一变换电路和第二变换电路分别包括：非隔离的boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有隔离变压器的直流变换单元中的至少一种。
在实际应用中，DC/DC变换单元10的第一输出端口的电压与第三输出端口的电压，可以关于自身的第二输出端口对称。
在本实施例中，DC/DC变换单元10的第一输出端口电压，大于等于自身的自身的第一输入端口的电压，使得DC/DC变换单元10输出的电压能够大于等于V1+V2，进而确保其输出电压得到升高。
根据上述说明可知，DC/DC变换单元10包括：boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有高频隔离变压器的直流变换单元中的至少一种。该DC/DC变换单元10的具体结构此处不再一一赘述，只要其能够实现对输入电压的抬升变换功能即可，均在本申请的保护范围内。
具体的，DC/DC变换单元10中可以是第一输入端口不参与变换，直接与相应输出端口连接，通过功率变换得到0、-V2，DC/DC变换单元10仅包括buck-boost电路111时其电路图如图3所示，图3所示结构仅仅是一个例子，其他多电平buck-boost电路111也可以，主要用于完成-V2电压的变换。DC/DC变换单元10也可以是非隔离电路，如图4所示；还可以是隔离电路，如图5所示，这两个结构下通过功率变换能够得到+V2、0、-V2。
下面对DC/DC变换单元10仅包括buck-boost电路111，DC/DC变换单元10包括boost电路112和buck-boost电路111，以及，DC/DC变换单元10包括直流变换单元，这三种情况分别进行说明：
(1)、如图3所示，DC/DC变换单元10仅包括buck-boost电路111时：
buck-boost电路111的输入端正极连接DC/DC变换单元10的第一输入端口；buck-boost电路111的输入端负极连接DC/DC变换单元10的第二输入端口。
buck-boost电路111的输出端正极连接DC/DC变换单元10的第二输出端口；buck-boost电路111的输出端负极连接DC/DC变换单元10的第三输出端口；DC/DC变换单元10的第一输出端口连接buck-boost电路111的输入端正极。
在实际应用中，该buck-boost电路111包括：第一二极管D1、第一电感L1、第一电容C1和至少一个第一开关管Q1，以使buck-boost电路111实现对输入电压的升压和降压变换功能。
具体的，第一开关管Q1的一端作为buck-boost电路111的输入端正极、同时连接DC/DC变换单元10的第一输出端口和DC/DC变换单元10的第一输入端口；第一开关管Q1的另一端与第一电感L1的一端和第一二极管D1的阴极相连；第一二极管D1的阳极与第一电容C1的一端相连，连接点作为buck-boost电路111的输出端负极、连接DC/DC变换单元10的第三输出端口；第一电感L1的另一端与第一电容C1的另一端相连，连接点作为buck-boost电路111的输出端正极和输入端负极、分别连接DC/DC变换单元10的第二输出端口和第二输入端口。
(2)、如图4所示，DC/DC变换单元10包括boost电路112和buck-boost电路111时：
buck-boost电路111的输入端正极和boost电路112的输入端正极均连接DC/DC变换单元10的第一输入端口；buck-boost电路111的输入端负极和boost电路112的输入端负极均连接DC/DC变换单元10的第二输入端口。
buck-boost电路111的输出端正极和boost电路112的输出端负极，均连接DC/DC变换单元10的第二输出端口；buck-boost电路111的输出端负极连接DC/DC变换单元10的第三输出端口；boost电路112的输出端正极连接DC/DC变换单元10的第一输出端口。
在实际应用中，buck-boost电路111包括：第一二极管D1、第一电感L1、第一电容C1和至少一个第一开关管Q1，以使buck-boost电路111实现对输入电压的升压和降压变换功能；其中：第一开关管Q1的一端作为buck-boost电路111的输入端正极、连接DC/DC变换单元10的第一输入端口；第一开关管Q1的另一端与第一电感L1的一端和第一二极管D1的阴极相连；第一二极管D1的阳极与第一电容C1的一端相连，连接点作为buck-boost电路111的输出端负极、连接DC/DC变换单元10的第三输出端口；第一电感L1的另一端与第一电容C1的另一端相连，连接点作为buck-boost电路111的输出端正极和输入端负极、分别连接DC/DC变换单元10的第二输出端口和DC/DC变换单元10的第二输入端口。
该boost电路112包括：第二二极管D2、第二电感L2、第二电容C2和至少一个第二开关管Q2，以使boost电路112实现对输入电压的降压变换功能；其中：第二开关管Q2的一端和第二电容C2的一端相连，连接点作为boost电路112的输入端负极和输出端负极、连接DC/DC变换单元10的第二输入端口和DC/DC变换单元10的第二输出端口。第二开关管Q2的另一端分别与第二二极管D2的阳极和第二电感L2的一端相连；第二电感L2的另一端作为boost电路112的输入端正极、连接DC/DC变换单元10的第一输入端口；第二二极管D2的阴极与第二电容C2的另一端相连，连接点作为boost电路112的输出端正极、连接DC/DC变换单元10的第一输出端口。
(3)、如图5所示，直流变换单元包括：输入电容Cvin、输出电容Cout、桥式电路(包括如图5所示的Q1、Q2、Q3和Q4)、感抗容抗器CL和高频变压器T；其中：
输入电容Cvin、输出电容Cout、桥式电路(包括如图5所示的Q1、Q2、Q3和Q4)、感抗容抗器CL和高频变压器T结合，以使直流变换单元实现对输入电压的升压或降压变换功能。
具体的，输入电容Cvin的两端分别与桥式电路的直流侧正负极相连，桥式电路的直流侧正极与DC/DC变换单元10的第一输入端口，桥式电路的直流侧负极与DC/DC变换单元10的第二输入端口；桥式电路的交流侧一端通过感抗容抗器CL与高频变压器T中的原边绕组一端相连；桥式电路的交流侧另一端与原边绕组另一端相连。该桥式电路包括4个开关管；第一个开关管Q1的一端和第三个开关管Q3的一端相连，连接点作为桥式电路的直流侧正极，第一个开关管Q1的另一端与第二个开关管Q2的一端相连，连接点作为桥式电路的交流侧一端、通过感抗容抗器CL与高频变压器T中的原边绕组一端相连；第二个开关管Q2的另一端和第四个开关管Q4的一端相连，连接点作桥式电路的直流侧负极，第三个开关管Q3的另一端和第四个开关管Q4的另一端相连，连接点作为桥式电路的交流侧一端，与高频变压器T中的原边绕组另一端相连。
高频变压器T中的副边绕组两端与输出电容Cout的两端分别相连，连接点分别作为DC/DC变换单元10的第三输出端口和第二输出口。
DC/DC变换单元10的第二输出端口与DC/DC变换单元10的第二输入端口相连；DC/DC变换单元10的第一输出端口连接DC/DC变换单元10的第一输入端口。
需要说明的是，DC/DC变换单元10的具体结构，不仅限于图3、图4和图5所示结构，其他结构及其连接关系此处不再一一赘述，只要能够满足以使所DC/DC变换单元10以2个输入端口和3个输出端口，且DC/DC变换单元10的输入端和相应输出端之间至少存在一个直接连接即可，均在本申请的保护范围内。
在本实施例中，通过DC/DC变换单元10提高汇流后的工作电压，使得同等功率下电流变小，线缆损耗降低，线缆线径要求降低，线缆及附属部分成本降低。由其是图4所示的结构中，其输出端正极电压大于输入端正极电压，相比图3和图5，更是进一步降低了其输出端的传输电流和线损。
发明另一实施例提供了一种能量变换***，参见图2，包括：至少一个直流输入源30(图2以光伏发电单元为例进行展示)和至少一个如上述任一实施例所述的DC/DC变换单元10。
DC/DC变换单元10的输入端直接或间接与相应的直流输入源30相连。
具体的，直流输入源30为光伏发电单元和储能单元中的至少一种，此处不在一一赘述直流输入电30的种类，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
各个DC/DC变换单元10的输入端所连接的直流输入源相同；或者，存在至少两个DC/DC变换单元10的输入端所连接的所述直流输入源不相同，也就是说，各个DC/DC变换单元10的输入端所连接的直流输入源可以相同，也可以不相同，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
DC/DC变换单元10的输出端直接或间接连接能量变换***的输出端。
实际应用中，该能量变换***还可以包括：至少一个逆变器40。
该DC/DC变换单元10通过相应的线缆，与逆变器40的直流侧相连；逆变器40的交流侧与能量变换***的输出端相连，该能量变换***的输出端可以通过变压器与电网相连，也可以通过充电枪为电动汽车供电。该能量变换***的输出端的连接关系此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
在实际应用中，在逆变器的个数为1个时，参见图6或图7：DC/DC变换单元10的第一输出端口通过正线连接逆变器40的直流侧正极；DC/DC变换单元10的第三输出端口通过负线连接逆变器40的直流侧负极。
逆变器40的直流侧包括三个端口或两个端口；并且，逆变器40的直流侧包括两个端口时，设置于该逆变器40内部的直流侧中点通过设置于逆变器40内部的第一接地单元接地(未进行图示)；当逆变器40的直流侧包括三个端口时，设置于其外部的直流侧中点通过设置于其外部的第一接地单元接地(如图7所示)，或者，DC/DC变换单元10的第二输出端口通过零线连接逆变器40的直流侧中点(如图6所示)。逆变器40的直流侧端口个数不同的两种情况下，两种第一接地单元的作用和结构可以相同，只是设置位置不同，此次不做具体限定，能够使逆变器40的直流侧中点实现接地连接即可。
在逆变器的个数为2，分别为第一逆变器40和第二逆变器40时，参见图8：DC/DC变换单元10的第一输出端口通过正线连接第一逆变器40的直流侧正极；第一逆变器40的直流侧负极和第二逆变器40的直流侧正极相连，DC/DC变换单元10的第三输出端口通过负线连接第二逆变器40的直流侧负极；此时，逆变器40为两端口逆变器。
第一逆变器40的直流侧负极和第二逆变器40的直流侧正极的连接点，通过第一接地单元接地，或者，通过零线连接DC/DC变换单元10的第二输出端口。
在实际应用中，能量变换***还包括：至少一个汇流箱20；各个汇流箱20分别设置于DC/DC变换单元10的输入端与相应的直流输入源30之间。
该DC/DC变换单元10的具体工作过程和原理，详情参见任一实施例提供的DC/DC变换单元10，此处不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
值得说明的是，根据图1所示的结构，可以通过提高汇流箱20的输出电压，使得同样功率下，降低输出电流，一种方案是汇流箱20内增加DC/DC单元，提高输出电压，另一种可以在汇流箱20内有DC/DC单元的基础上，再串联一个DC/DC单元，进一步提高电压，但是这样会极大的提高功率变换的成本。
而本实施例中，该DC/DC变换单元10独立于汇流箱20，且一个DC/DC变换单元10可以与多个汇流箱20对应，进而降低能量转换***的硬件成本，同时，DC/DC变换单元10的输出端通过相应的线缆与逆变器40的直流侧相连，实现低成本、低线损的远距离传输。
实际应用中，该汇流箱20也可以是不包括DC/DC变换模块的普通汇流箱。当然，该汇流箱20中也可以还包括至少一路DC/DC变换模块，以在DC/DC变换单元10之前对相应直流输入源30实现一级电压变换。此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
实际应用中，为了减小DC/DC变换单元10中第二输出端口的电压波动情况，使其尽量稳定于零，本实施例在上述任一实施例的基础之上，参见图6或图7，该DC/DC变换单元10还可以包括：第二接地单元12。
该第二接地单元12用于实现DC/DC变换单元10的第二输出端口与大地等电位之间的耦合连接或解耦断开；也即，通过控制第二接地单元12使得DC/DC变换单元10的零线与大地同电位。
在实际应用中，第二接地单元12可以包括功率半导体管、电感、变压器、继电器、电阻等，其结构有多种，此处不一一赘述，下面针对两种情况进行举例说明：
(1)、参见图9，第二接地单元12包括：开关电源E、阻抗Z单元、第三二极管和第三电容。
开关电源E的输入端正极与DC/DC变换单元10的第一输入端口相连；开关电源E的输入端负极与DC/DC变换单元10的第二输入端口相连；开关电源E的输出端正极与第三电容的一端相连，连接点依次通过阻抗Z单元和第三二极管连接DC/DC变换单元10的第二输出端口；开关电源E的输出端负极与第三电容的另一端相连，连接点接大地等电位。
可选的，该开关电源E包括串联连接的储能元件和开关管。
(2)、参见图10，第二接地单元12包括：可控开关S1。DC/DC变换单元10的第二输出端口通过可控开关S1接大地等电位。具体的，可控开关S1的一端与DC/DC变换单元10的第二输出端口相连，可控开关S1的另一端连接大地等电位。
DC/DC变换单元10通过对输入电压V1的功率变换，实现升压，输出对称的两个电压V2，因为零线电位与大地相同，且V2低于***电压，因此可以保证工作电压不超过***电压。V1电压通过DC/DC变换单元10升压后，对于相同功率下汇流输出的电流大幅降低。经过长距离传输，如果线缆不变时，可以大大降低线损；如果载流量不变，可以大大降低线径要求，降低成本。因为零线始终保证与大地等电位，因此并没有增加线缆的绝缘成本，实现了最大化利用。
在本实施例中，通过DC/DC变换单元10内的第二接地单元12使DC/DC变换单元10的第二输出端口电位与大地等电位，使得即使汇流母线输出的差模电压升高时，每根输出端对地电压仍然在***电压范围内，保证绝缘安全。
实际应用中，该直流输入源30还可以是AC/DC变换单元。此时，DC/DC变换单元10的输出端直接或间接连接能量变换***的输出端。
具体的，该AC/DC变换单元的直流侧与DC/DC变换单元10的输入端相连；AC/DC变换单元的交流侧与电网或风力发电单元相连。
在AC/DC变换单元的交流侧连接电网时，该能量变换***的应用场景可以是充电桩，这时候该DC/DC变换单元10的输出端可以直接作为能量变换***的输出端，也即其应用场景为直流充电场景；当然，该DC/DC变换单元10的输出端通过逆变器40连接能量变换***的输出端，比如交流充电场景。
在AC/DC变换单元连接风力发电单元时，该能量变换***的应用场景可以是风力发电***，此时该DC/DC变换单元10的输出端通过逆变器40连接能量变换***的输出端。该能量变换***的应用场景，此处不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (26)

1.一种DC/DC变换单元，其特征在于，其主电路的输入端设置有第一输入端口和第二输入端口，所述主电路的输出端设置有第一输出端口、第二输出端口及第三输出端口；其中：
所述第一输入端口的电压大于所述第二输入端口的电压；
所述第一输出端口的电压为正电压，所述第二输出端口的电压调节目标为零，所述第三输出端口的电压为负电压；
并且，至少一个输出端口直接与相应的输入端口连接，以使所述DC/DC变换单元的输入端和输出端串联。
2.根据权利要求1所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述第二输出端口直接与所述第二输入端口相连。
3.根据权利要求2所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述第二输出端口与所述第三输出端口之间的压差，为所述主电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的。
4.根据权利要求3所述的DC/DC变换单元，其特征在于，包括：非隔离的boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有隔离变压器的直流变换单元中的至少一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述第一输出端口的电压，大于等于所述第一输入端口的电压。
6.根据权利要求5所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述第一输出端口的电压与所述第三输出端口的电压关于所述第二输出端口对称。
7.根据权利要求5所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述第一输出端口直接连接所述第一输入端口，以使所述第一输出端口的电压等于所述第一输入端口的电压；
所述第一输出端口间接连接所述第一输入端口，以使所述第一输出端口的电压大于所述第一输入端口的电压。
8.根据权利要求7所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述第一输出端口间接连接所述第一输入端口时，所述主电路包括：第一变换电路和第二变换电路；
所述第一变换电路的输入端和所述第二变换电路的输入端，并联连接至所述主电路的输入端；
所述第二输出端口与所述第三输出端口之间的压差，为所述第一变换电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的；
所述第一输出端口与所述第二输出端口之间的压差，为所述第二变换电路对自身输入端接收电压进行变换后得到的。
9.根据权利要求8所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述第一变换电路和所述第二变换电路分别包括：非隔离的boost电路、buck-boost电路、buck电路和带有隔离变压器的直流变换单元中的至少一种。
10.根据权利要求4所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述主电路包括：所述buck-boost电路；
所述buck-boost电路的输入端正极连接所述第一输入端口；
所述buck-boost电路的输入端负极连接所述第二输入端口；
所述buck-boost电路的输出端正极连接所述第二输出端口；
所述buck-boost电路的输出端负极连接所述第三输出端口。
11.根据权利要求9所述的DC/DC变换单元，其特征在于，所述第一变换电路包括：所述buck-boost电路，所述第二变换电路包括：所述boost电路；
所述buck-boost电路的输入端正极和所述boost电路的输入端正极均连接所述第一输入端口；
所述buck-boost电路的输入端负极和所述boost电路的输入端负极均连接所述第二输入端口；
所述buck-boost电路的输出端正极和所述boost电路的输出端负极连接所述第二输出端口；
所述buck-boost电路的输出端负极连接所述第三输出端口；
所述boost电路的输出端正极连接所述第一输出端口。
12.一种能量变换***，其特征在于，包括：至少一个直流输入源，以及，至少一个如权利要求1-11任一项所述DC/DC变换单元；
所述DC/DC变换单元的输入端直接或间接与相应的所述直流输入源相连；
所述DC/DC变换单元的输出端直接或间接连接能量变换***的输出端。
13.根据权利要求12所述的能量变换***，其特征在于，还包括至少一个逆变器；
所述DC/DC变换单元的输出端通过相应的线缆，与所述逆变器的直流侧相连；
所述逆变器的交流侧连接所述能量变换***的输出端。
14.根据权利要求13所述的能量变换***，其特征在于，在所述逆变器的个数为1时：
所述DC/DC变换单元的第一输出端口通过正线连接所述逆变器的直流侧正极；
所述DC/DC变换单元的第三输出端口通过负线连接所述逆变器的直流侧负极。
15.根据权利要求14所述的能量变换***，其特征在于，所述逆变器的直流侧包括三个端口或两个端口；
所述逆变器的直流侧包括两个端口时，设置于所述逆变器内部的直流侧中点通过设置于所述逆变器内部的第一接地单元接地；
所述逆变器的直流侧包括三个端口时，设置于所述逆变器外部的直流侧中点通过设置于所述逆变器外部的第一接地单元接地，或者，所述DC/DC变换单元的第二输出端口通过零线连接所述逆变器的直流侧中点。
16.根据权利要求13所述的能量变换***，其特征在于，在所述逆变器的个数为2，分别为第一逆变器和第二逆变器时：
所述DC/DC变换单元的第一输出端口通过正线连接所述第一逆变器的直流侧正极；
所述第一逆变器的直流侧负极和所述第二逆变器的直流侧正极相连；
所述DC/DC变换单元的第三输出端口通过负线连接所述第二逆变器的直流侧负极。
17.根据权利要求16所述的能量变换***，其特征在于，所述第一逆变器的直流侧负极和所述第二逆变器的直流侧正极的连接点，通过第一接地单元接地，或者，通过零线连接所述DC/DC变换单元的第二输出端口。
18.根据权利要求12-17任一项所述的能量变换***，其特征在于，还包括：第二接地单元；
所述第二接地单元用于实现所述DC/DC变换单元的第二输出端口与大地等电位之间的耦合连接或解耦断开。
19.根据权利要求18所述的能量变换***，其特征在于，所述第二接地单元包括：开关电源、阻抗单元、第三二极管和第三电容；
所述开关电源的输入端正极连接所述DC/DC变换单元的第一输入端口；
所述开关电源的输入端负极连接第二输入端口；
所述开关电源的输出端正极与所述第三电容的一端相连，连接点依次通过所述阻抗单元和所述第三二极管连接所述DC/DC变换单元的第二输出端口；
所述开关电源的输出端负极与所述第三电容的另一端相连，连接点接所述大地等电位。
20.根据权利要求19所述的能量变换***，其特征在于，所述开关电源包括：串联连接的储能元件和开关管。
21.根据权利要求18所述的能量变换***，其特征在于，所述第二接地单元包括：可控开关；
所述第二输出端口通过所述可控开关接所述大地等电位。
22.根据权利要求12-17任一项所述的能量变换***，其特征在于，还包括：至少一个汇流箱；
各个汇流箱分别设置于所述DC/DC变换单元的输入端与相应的所述直流输入源之间。
23.根据权利要求22所述的能量变换***，其特征在于，所述汇流箱中还包括至少一路DC/DC变换模块，以在所述DC/DC变换单元之前实现一级电压变换。
24.根据权利要求12-17任一项所述的能量变换***，其特征在于，所述直流输入源为光伏发电单元、AC/DC变换单元和储能单元中的至少一种。
25.根据权利要求24所述的能量变换***，其特征在于，各个所述DC/DC变换单元的输入端所连接的所述直流输入源相同，或者，存在至少两个所述DC/DC变换单元的输入端所连接的所述直流输入源不相同。
26.根据权利要求24所述的能量变换***，其特征在于，所述AC/DC变换单元的直流侧与所述DC/DC变换单元的输入端相连；
所述AC/DC变换单元的交流侧连接电网或风力发电单元。
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