CN114710052A - 一种电能路由器功率模块和电能路由器 - Google Patents

一种电能路由器功率模块和电能路由器 Download PDF

Info

Publication number
CN114710052A
CN114710052A CN202210462395.1A CN202210462395A CN114710052A CN 114710052 A CN114710052 A CN 114710052A CN 202210462395 A CN202210462395 A CN 202210462395A CN 114710052 A CN114710052 A CN 114710052A
Authority
CN
China
Prior art keywords
port
direct current
phase
voltage
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210462395.1A
Other languages
English (en)
Inventor
杜思行
何思承
王展
宋群胜
刘进军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202210462395.1A priority Critical patent/CN114710052A/zh
Publication of CN114710052A publication Critical patent/CN114710052A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4807—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode having a high frequency intermediate AC stage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电能路由器功率模块和电能路由器，电能路由器功率模块包括多绕组高频变压器、缓冲支路、高频变流器、直流接口电路和交流接口电路，多绕组高频变压器中的n1个绕组上的直流接口电路的交流正、负端子构成直流端口；n2个绕组上的交流接口电路的交流正、负端子构成交流端口；交流端口和直流端口的个数都为任意个，每个交流端口或直流端口的功率都是双向流动的。电能路由器由一个或多个电能路由器功率模块组成，各功率模块的交直流端口进行不同组合形式的串联或并联，构成中压直流端口、低压直流端口、三相中压交流端口和三相低压交流端口，可应用于不同电压等级和功率等级的场合。本发明可满足作为电力网络枢纽的各种功能要求。

Description

一种电能路由器功率模块和电能路由器
技术领域
本发明属于电力电子电能变换技术领域，涉及一种电能路由器功率模块和电能路由器。
背景技术
随着可再生能源发电装置、储能设备及各种类型的电能负载的接入，传统的电力系统设备无法满足供电形式多样性和能量多向流动以及功率流的主动调控等要求，无法适应未来电力市场化的需要。电力系统也正向“源–网–荷–储”协调优化运行的新阶段发展，并将成为未来能源互联网的核心和纽带。基于电力电子变换技术构成的电能路由器，不但可为不同的新能源发电装置和不同类型负载提供灵活多样化的接口电气形式，还可实现能量的多向流动能力和对功率流的主动控制。而且，与信息技术的融合使电能路由器拥有通讯和智能决策能力，可根据网络运行状态以及用户和控制中心的指令，实现对电力网络能量流的主动管理。电能路由器可成为未来电力网络的枢纽，负责管理和控制子网内的能量流动以及子网和主干网之间的能量交换。
目前典型的电能路由器拓扑结构有三种，即串联型H桥构成的串入并出的拓扑结构、模块化多电平技术构成的拓扑结构和基于混频调制方法的拓扑结构。串联型H桥构成的串入并出的结构既能满足高压大容量的需求，又可以提供直流端口，具备了电能路由所需的多端口的基本需求，能够面向能源互联网形成灵活的组网形式，满足能源互联网的要求，但是这种结构无法提供中压直流端口，大量使用变压器使得装置体积和重量很大、成本高，而且串联型的单相结构使各相电路在瞬时功率交换过程中存在电网电压基波二倍频分量,进而导致直流侧的电容电压出现低频波动，使得直流侧的电容容值很大；模块化多电平结构的电能路由器拓扑结构不仅能够提供更高电压等级的端口，而且可以同时兼具更高的电能质量和转换效率，但总体模块化程度不高，可靠性较低，存在环流和电容电压波动等问题；基于混频调制方法的拓扑结构通过减少电能变换级数来减少变压器和开关管的数量，提高功率密度，但是这种拓扑与串联型H桥拓扑一样无法提供更高电压等级的端口，端口不具备拓展性。此外以上三种拓扑结构还都存在直流侧电容容值大、模块集成化程度不高、端口不易拓展的问题，难以实现大规模地推广使用。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种电能路由器功率模块和电能路由器，旨在解决目前电能路由器电路结构存在的无法提供中压直流端口、直流侧电容容值大、模块集成化程度不高、端口不易拓展的问题。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种电能路由器功率模块，包括多绕组高频变压器、缓冲支路、高频变流器、直流接口电路和交流接口电路；
多绕组高频变压器的n1(n1≥0)个绕组中，每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与直流接口电路的直流正、负极端子相连，直流接口电路的另外两个端子构成直流端口；
多绕组高频变压器的n2(n2≥0)个绕组中，每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与交流接口电路的直流正、负极端子相连，交流接口电路的交流正、负端子构成交流端口。
作为本发明的进一步改进，所述多绕组高频变压器的总绕组数n可以是两绕组、三绕组、至N绕组；n＝n1+n2；所述多绕组高频变压器的频率是几百赫兹至几百千赫兹范围内的任一频率；
所述高频变流器的相数是单相、两相、至m相，每相依次相移360°/m； m≥1；所述高频变流器为半桥或全桥电路；所述高频变流器是两电平、三电平或者多电平；
所述缓冲支路为LC串联谐振支路或单L支路，缓冲支路中的电感可以是变压器绕组的漏感。
作为本发明的进一步改进，所述直流接口电路包括直连导线和直流/直流变流器；所述直流/直流变流器是两电平单相半桥、三电平或多电平单相半桥；
所述交流接口电路包括交流/直流变流器；所述交流/直流变流器是两电平单相全桥、三电平或多电平单相全桥、m-1相m线制半桥，m-1相m线制半桥可以是两电平、三电平或多电平。
作为本发明的进一步改进，所述两电平单相半桥电路包括两个功率开关管 S1、S2，功率开关管S1和S2串联形成桥臂，桥臂中点和桥臂下端分别引出构成交流正端子和交流负端子，桥臂上端和桥臂下端分别引出构成直流正极端子和直流负极端子；
所述两电平单相全桥电路由两个单相半桥并联构成。两个单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个半桥的中点分别引出构成交流正、负端子；
所述三电平单相半桥电路包括四个功率开关管S1、S2、S3、S4和两个二极管 D1、D2，功率开关管S1和S2串联形成桥臂1，功率开关管S3和S4串联形成桥臂2，桥臂1和桥臂2串联形成桥臂3，桥臂3的中点引出构成交流负端子，二极管D1的正极与二极管D2的负极相连形成桥臂4，桥臂4的中点引出构成交流负端子，桥臂4的正、负极分别与桥臂2和桥臂1的中点相连，直流电容C1的负极与直流电容C2的正极相连且连接点与桥臂4的中点相连，桥臂3的上、下端分别与直流电容C1的正极和C2的负极相连后引出构成直流正、负极端子；
所述三电平单相全桥电路由两个三电平单相半桥并联构成，两个三电平单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个三电平半桥的桥臂4的中点和两个直流电容的连接点连接在一起，桥臂3的中点分别引出构成交流正、负端子。
所述功率开关管可以是二极管或IGBT、MOSFET等其它任意全控型开关器件。
作为本发明的进一步改进，当缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率接近于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端直接引出构成直流端口，高频变流器是半桥或全桥电路；通过对各绕组间功率进行解耦，然后调节各绕组高频变流器产生的方波电压的移相角实现绕组间功率自由分配和能量路由；
当缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率等于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端连接直流/直流变流器构成直流端口，高频变流器是半桥或全桥电路；通过对直流端口直流/直流变流器的电感电流的控制和交流端口的交流/直流变流器的功率控制，实现绕组间功率自由分配和能量路由；
当与构成直流端口的绕组相连的缓冲支路为单L支路、与构成交流端口的绕组相连的缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率等于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端直接引出构成直流端口，高频变流器是全桥电路；通过对直流端口绕组的功率解耦和交流端口的交流/直流变流器的功率控制实现绕组间功率自由分配和能量路由。
一种电能路由器，包括一个、两个至k个所述的电能路由器功率模块，各电能路由器功率模块的交直流端口进行不同组合形式的串联或并联，构成中压直流端口、低压直流端口、三相中压交流端口和三相低压交流端口；
所述中压直流端口、低压直流端口、三相中压交流端口和三相低压交流端口的个数均为零个、一个至n个。
作为本发明的进一步改进，所述中压直流端口是单极性中压直流端口或双极性中压直流端口；
当中压直流端口为双极性时，一个电能路由器功率模块引出两个直流端口 (H0,L0)和(H1,N1)，k个电能路由器功率模块的各端口(H0,N0)正负极依次串联构成中压直流端口(H,N)，各端口(H1,N1)正负极依次串联构成中压直流端口 (N,L)，中性点N连接在一起，端口(H,N)和(N,L)形成双极性中压直流端口，两个端口再分别连接一个滤波电容；
当中压直流端口为单极性时，一个电能路由器功率模块引出一个直流端口 (H0,L0)，k个电能路由器功率模块的各端口(H0,L0)正负极依次串联构成单极性中压直流端口(H,L)，端口(H,L)再连接一个滤波电容。
作为本发明的进一步改进，所述低压直流端口为单极性低压直流端口或双极性低压直流端口；
当低压直流端口为双极性时，一个电能路由器功率模块引出两个直流端口(h0,n0)和(n0,l0)，k个电能路由器功率模块的各端口(h0,n0)依次并联构成低压直流端口(h,n),各端口(n0,l0)依次并联构成低压直流端口(n,l),中性点n连接在一起，端口(h,n)和(n,l)形成双极性低压直流端口，两个端口再分别连接一个滤波电容；
当低压直流端口为单极性时，一个电能路由器功率模块引出一个直流端口 (h0,l0)，k个电能路由器功率模块的各端口(h0,l0)依次并联构成单极性低压直流端口(h,l)，端口(h,l)再连接一个滤波电容。
作为本发明的进一步改进，一个电能路由器功率模块引出三个交流端口 A0(A0+,A0-)、B0(B0+,B0-)和C0(C0+,C0-)，k个电能路由器功率模块的各交流端口A0(A0+,A0-)正负极依次串联构成A相，进而构成B相和C相，再连接交流三相LC滤波器构成三相中压交流端口(A,B,C)，串联的最后一个电能路由器功率模块的3个交流端口的负极连接在一起构成中性点N。
作为本发明的进一步改进，三相低压交流端口的构成有三种方式，分别为：
一个电能路由器功率模块引出三个交流端口a0(a0+,a0-)、b0(b0+,b0-)和 c0(c0+,c0-)，k个电能路由器功率模块的各交流端口a0(a0+,a0-)的正极先串联一个电感，然后再依次并联构成a相，进而构成b相和c相，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)，各电能路由器功率模块的3个交流端口的负极都连接在一起构成中性点n；或者，
一个电能路由器功率模块的一个直流端口连接三相四桥臂逆变器引出a、b、 c、n四个端子，构成的三相低压交流端口和低压直流端口实现了电气隔离；或者在构成低压直流端口时一个电能路由器功率模块引出的直流端口(h0,l0)连接三相四桥臂逆变器引出a、b、c、n四个端子，此时最终构成的三相低压交流端口和低压直流端口实现了电气隔离；k个电能路由器功率模块的各a、b、c端子先串联一个电感，然后再依次并联构成三相低压交流端口(a,b,c)，各n端子直接依次并联在一起构成中性点n；或者，
一个电能路由器功率模块引出一个直流端口(p,q)，k个电能路由器的各直流端口(p,q)并联后连接三相四桥臂逆变器，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)和中性点n，此时构成的三相低压交流和低压直流端口实现了电气隔离；或者前述k个电能路由器功率模块构成的低压直流端口(h,l) 提供的低压直流母线连接三相四桥臂逆变器，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)和中性点n,此时构成的三相低压交流和低压直流端口无电气隔离。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的电能路由器具有多个交直流端口，包括中压三相交流端口、中高压直流端口、低压直流端口和低压三相交流端口；本发明的电能路由器的每个端口均通过多绕组高频变压器实现了电气隔离；本发明的电能路由器可以将交流端口各相二倍频功率波动通过磁路进行抵消，减小直流侧电容所缓冲的功率，从而减小直流侧电容容值；本发明的电能路由器可以通过增加多绕组高频变压器的绕组数实现端口的任意拓展；本发明的电能路由器具有模块一体化和高集成度，结构清晰、控制简单、利于工业化生产、易于进行系列化设计和灵活潮流控制。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明电能路由器功率模块的结构示意图；
图2是本发明电能路由器的中压直流端口的构成示意图；
图3是本发明电能路由器的低压直流端口的构成示意图；
图4是本发明电能路由器的三相中压交流端口的构成示意图；
图5是本发明电能路由器的三相低压交流端口的构成示意图；
图6是本发明实施例的十绕组中低压交直流混合四端口电能路由器结构示意图；
图7是本发明实施例的四端口电压电流和功率仿真波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合附图及具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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它实施例，都属于本发明的范围。
本发明的电能路由器功率模块请参阅图1，图1是本发明电能路由器功率模块的结构示意图。如图1中(a)所示，电能路由器功率模块由五个部分组成，分别为多绕组高频变压器、缓冲支路、高频变流器、直流接口电路和交流接口电路。
具体地，多绕组高频变压器中的n1(n1≥0)个绕组用于构造直流端口。每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与直流接口电路的直流正、负极端子相连，直流接口电路的另外两个端子构成直流端口；
多绕组高频变压器中的n2(n2≥0)个绕组用于构造交流端口。每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与交流接口电路的直流正、负极端子相连，交流接口电路的交流正、负端子构成交流端口。
具体地，多绕组高频变压器的总绕组数n可以是两绕组、三绕组、至N绕组；n＝n1+n2；多绕组高频变压器的频率是几百赫兹至几百千赫兹范围内的任一频率。
具体地，高频变流器的结构可以是如图1中(c)-(g)所示任意一种，包括单相半桥、单相全桥、三电平或多电平单相半桥、三电平或多电平单相全桥、m-1 相m线制半桥，m-1相m线制半桥可以是两电平、三电平或多电平。
具体地，缓冲支路可以是如图1中(h)-(i)所示任意一种，包括LC谐振支路和单L支路，缓冲支路中的电感可以是变压器绕组的漏感。
具体地，直流接口电路包括直连导线和直流/直流变流器，如图1中(b)为直连导线，直流/直流变流器的结构可以是如图1中(c)-(d)所示任意一种，包括两电平单相半桥、三电平或多电平单相半桥。
具体地，交流接口电路的结构包括交流/直流变流器，交流/直流变流器的结构可以是如图1中(e)-(g)所示任意一种，包括两电平单相全桥、三电平或多电平单相全桥、m-1相m线制半桥，m-1相m线制半桥可以是两电平、三电平或多电平。
具体地，如图1中(c)所示，两电平单相半桥电路包括两个功率开关管S1、 S2，功率开关管S1和S2串联形成桥臂，桥臂中点和桥臂下端分别引出构成交流正端子和交流负端子，桥臂上端和桥臂下端分别引出构成直流正极端子和直流负极端子；
具体地，如图1中(e)所示，两电平单相全桥电路由两个单相半桥并联构成。两个单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个半桥的中点分别引出构成交流正、负端子。
具体地，如图1中(d)所示，三电平单相半桥电路包括四个功率开关管 S1、S2、S3、S4和两个二极管D1、D2，功率开关管S1和S2串联形成桥臂1，功率开关管S3和S4串联形成桥臂2，桥臂1和桥臂2串联形成桥臂3，桥臂3的中点引出构成交流负端子，二极管D1的正极与二极管D2的负极相连形成桥臂4，桥臂4的中点引出构成交流负端子，桥臂4的正、负极分别与桥臂2和桥臂1的中点相连，直流电容C1的负极与直流电容C2的正极相连且连接点与桥臂4的中点相连，桥臂3的上、下端分别与直流电容C1的正极和C2的负极相连后引出构成直流正、负极端子。
具体地，如图1中(f)所示，三电平单相全桥电路由两个三电平单相半桥并联构成，两个三电平单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个三电平半桥的桥臂4的中点和两个直流电容的连接点连接在一起，桥臂3的中点分别引出构成交流正、负端子。
具体地，电能路由器功率模块各组成结构中使用的功率开关管可以是 IGBT、MOSFET或其它任意全控型开关器件。
具体地，当缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率等于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端连接直流/直流变流器构成直流端口，高频变流器可以是半桥或全桥电路；通过对直流端口直流/直流变流器的电感电流的控制和交流端口的交流/直流变流器的功率控制，实现绕组间功率自由分配和能量路由。
具体地，当与构成直流端口的绕组相连的缓冲支路为单L支路、与构成交流端口的绕组相连的缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率等于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端直接引出构成直流端口，高频变流器是全桥电路；通过对直流端口绕组的功率解耦和交流端口的交流/直流变流器的功率控制实现绕组间功率自由分配和能量路由。
电能路由器中低压交直流四种端口的构成，具体说明如下：
电能路由器由一个、两个至k个电能路由器功率模块组成，各电能路由器功率模块的交直流端口进行不同组合形式的串联或并联，构成中压直流端口、低压直流端口、三相中压交流端口和三相低压交流端口，应用于不同电压等级和功率等级的场合。中压直流端口、低压直流端口、三相中压交流端口和三相低压交流端口的个数都为零个、一个至n个。
本发明电能路由器的中低压交直流混合四端口的构成方法如下。
中压直流端口请参阅图2，图2是本发明电能路由器的中压直流端口的构成示意图。中压直流端口可以为单极性中压直流端口和双极性中压直流端口。
当中压直流端口为双极性时，一个电能路由器功率模块的a个直流端口正负极依次串联构成直流端口(H0,L0)，b个直流端口正负极依次串联构成直流端口(H1,N1)，(H0,L0)和(H1,N1)引出为一个电能路由器功率模块的两个直流端口。
具体地，如图5中(a)所示，k个电能路由器功率模块的各(H0,N0)端口正负极依次串联构成中压直流端口(H,N)，各(H1,N1)端口正负极依次串联构成中压直流端口(N,L)，中性点N连接在一起，(H,N)和(N,L)形成双极性中压直流端口，两个端口再分别连接一个滤波电容。
当中压直流端口为单极性时，一个电能路由器功率模块的c个直流端口正负极依次串联构成直流端口(H0,L0)，(H0,L0)引出为一个电能路由器功率模块的一个直流端口。
具体地，如图5中(b)所示，k个电能路由器功率模块的各(H0,L0)端口正负极依次串联构成单极性中压直流端口(H,L)，(H,L)再连接一个滤波电容。
具体地，当缓冲支路为LC串联谐振支路，高频变流器的开关频率等于谐振频率，且直流接口电路为直流/直流变流器时。此时，当中压直流端口为双极性时，k个电能路由器功率模块的各(H0,N0)端口的正极先串联一个电感，然后正负极再依次串联构成中压直流端口(H,N)；各(H1,N1)端口的负极先串联一个电感，然后正负极依次串联构成中压直流端口(N,L)，中性点N连接在一起， (H,N)和(N,L)形成双极性中压直流端口，两个端口再分别连接一个滤波电容；当中压直流端口为单极性时，k个电能路由器功率模块的各(H0,L0)端口的正极先串联一个电感，然后再正负极依次串联构成单极性中压直流端口(H,L)， (H,L)再连接一个滤波电容。
低压直流端口请参阅图3，图3是本发明电能路由器的低压直流端口的构成示意图。中压直流端口可以为单极性低压直流端口和双极性低压直流端口。
当低压直流端口为双极性时，一个电能路由器功率模块的d个直流端口正负极依次串联构成直流端口(h1,n1)，e个直流端口正负极依次串联构成直流端口(n1,l1)，其它由此种方式构成的(h2,n2)、(h3,n3)等直流端口均与(h1,n1)并联构成直流端口(h0,n0),(n2,l2)、(n3,l3)等直流端口均与(n1,l1)并联构成直流端口(n0,l0),(h0,n0)和(n0,l0)引出为一个电能路由器功率模块的两个直流端口。
具体地，如图3中(a)所示，k个电能路由器功率模块的各(h0,n0)端口依次并联构成低压直流端口(h,n),各(n0,l0)端口依次并联构成低压直流端口(n,l),中性点n连接在一起，(h,n)和(n,l)形成双极性低压直流端口，两个端口再分别连接一个滤波电容。
当低压直流端口为单极性时，一个电能路由器功率模块的2f+1个直流端口正负极依次串联构成直流端口(h1,l1)，其它由2f+1个直流端口构成的(h2,l2),(h3,l3)等直流端口均与(h1,l1)并联构成直流端口(h0,l0)，(h0,l0)引出为一个电能路由器功率模块的一个直流端口。
具体地，如图5中(b)所示，k个电能路由器功率模块的各(h0,l0)端口依次并联构成单极性低压直流端口(h,l)，(h,l)再连接一个滤波电容。
具体地，当缓冲支路为LC串联谐振支路，高频变流器的开关频率等于谐振频率时，且直流接口电路为直流/直流变流器时。此时，当中压直流端口为双极性时，k个电能路由器功率模块的各(h0,n0)端口的正极先串联一个电感，然后再依次并联构成低压直流端口(h,n),各(n0,l0)端口的负极先串联一个电感，然后再依次并联构成低压直流端口(n,l),中性点n连接在一起，(h,n)和(n,l)形成双极性低压直流端口，两个端口再分别连接一个滤波电容；当中压直流端口为单极性时，k个电能路由器功率模块的各(h0,l0)端口的正极先串联一个电感，然后再依次并联构成单极性低压直流端口(h,l)，(h,l)再连接一个滤波电容。
3.三相中压交流端口
请参阅图4，图4是本发明电能路由器的三相中压交流端口的构成示意图。
一个电能路由器功率模块的g个交流端口正负极依次串联构成交流端口 A0(A0+,A0-)，同理构成交流端口B0(B0+,B0-)和C0(C0+,C0-)，A0、B0和C0引出为一个电能路由器功率模块的三个交流端口。
具体地，如图4所示，k个电能路由器功率模块的各交流端口A0(A0+,A0-) 正负极依次串联构成A相，同理构成B相和C相，再连接交流三相LC滤波器后形成三相中压交流端口(A,B,C)，串联的最后一个电能路由器功率模块的3个交流端口的负极连接在一起构成中性点N。
三相低压交流端口请参阅图5，图5是本发明电能路由器的三相低压交流端口的构成示意图。三相低压交流端口的构成有三种方式，分别为：
1)一个电能路由器功率模块的h个交流端口正负极依次串联构成交流端口a0(a0+,a0-)，同理构成交流端口b0(b0+,b0-)和c0(c0+,c0-)，a0、b0和c0引出为一个电能路由器功率模块的三个交流端口。
具体地，如图5中(a)所示，k个电能路由器功率模块的各交流端口 a0(a0+,a0-)的正极先串联一个电感，然后再依次并联构成a相，同理构成b相和c相，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)，各电能路由器功率模块的3个交流端口的负极都连接在一起构成中性点n。
2)一个电能路由器功率模块的1个直流端口连接三相四桥臂逆变器引出a、 b、c、n四个端子，此时最终构成的三相低压交流端口和低压直流端口实现了电气隔离；或者在构成低压直流端口时一个电能路由器功率模块引出的直流端口(h0,l0)连接三相四桥臂逆变器引出a、b、c、n四个端子，此时最终构成的三相低压交流端口和低压直流端口无电气隔离。
具体地，如图5中(b)所示，k个电能路由器功率模块的各a、b、c端子先串联一个电感，然后依次并联后再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)，各n端子直接依次并联在一起构成中性点n。
3)一个电能路由器功率模块的1个直流端口引出构成直流端口(p,q)。
具体地，如图5中(c)所示，k个电能路由器功率模块的各直流端口(p,q)并联后连接三相四桥臂逆变器，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)和中性点n,此时构成的三相低压交流端口和低压直流端口实现了电气隔离。
具体地，如图5中(d)所示，前述k个电能路由器功率模块构成的低压直流端口(h,l)提供的低压直流母线连接三相四桥臂逆变器，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)和中性点n,此时构成的三相低压交流端口和低压直流端口无电气隔离。
基于本发明提出的交直流中低压四端口的各种构成方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它构成方式，如不同构成方式间的各种组合以及基于本发明已提出各种构成方式所衍生出的方法，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例
请参阅图6，图6是本发明实施例的十绕组中低压交直流混合四端口电能路由器拓扑图。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体地，如图6中(a)所示，一个电能路由器功率模块中，高频变压器为十绕组，直流接口电路为单相半桥电路，交流接口电路为单相全桥电路，十个绕组分别构成四个直流端口和六个交流端口，其中第1个直流端口构成直流端口 O1，第2个直流端口构成直流端口O2；第3个直流端口和第4个直流端口串联构成双极性直流端口(h0,l0)，从中心点引出构成中性点n0。
具体地，如图6中(b)所示，十个电能路由器功率模块的各O1端口的正极先串联一个电感，然后再正负极依次串联构成(+10kV)电压等级的中压直流端口 (H,N)；各O2端口的负极先串联一个电感，然后再正负极依次串联构成 (-10kV)电压等级中压直流端口(N,L)，中性点N连接在一起，(H,N)和(N,L)形成(+10kV,-10kV)电压等级的双极性中压直流端口。十个电能路由器功率模块的各(h0,n0)端口的正极先串联一个电感，然后再依次并联构成(+375V)低压直流端口(h,n),各(n0,l0)端口的负极先串联一个电感，然后再依次并联构成 (-375V)低压直流端口(n,l),中性点n连接在一起，(h,n)和(n,l)形成 (+375V,-375V)双极性低压直流端口；
具体地，如图6中(a)和(b)所示，十个电能路由器功率模块的各交流端口A0正负极依次串联构成A相，同理构成B相和C相，形成三相中压交流端口 (A,B,C)，串联的最后一个电能路由器的3个交流端口的负极连接在一起构成中性点N；十个电能路由器功率模块的各交流端口a0正极连接在一起构成a相，同理构成b相和c相，形成三相低压交流端口(a,b,c)，各电能路由器的3个交流端口的负极都连接在一起构成中性点n。
具体地，双极性中压直流端口(H,L)和双极性低压直流端口(h,l)分别接 (+10kV,-10kV)中压直流源和(+375V,-375V)低压直流源，三相中压交流端口 (A,B,C)和三相低压交流端口(a,b,c)分别接三相负载。
通过对直流端口直流/直流变流器的电感电流的控制和交流端口的交流/直流变流器的控制，实现绕组间功率自由分配和能量路由。
以上述思路设计的电能路由器模型的仿真参数汇集在表1中，据此通过 Matlab/Simulink构建的十绕组中低压交直流混合四端口电能路由器仿真模型达到了预期设计目标并实现了控制功能。仿真波形汇集在图7中。
图7是本发明实施例的四端口电压电流和功率仿真波形图。如图7所示，(a)是±10kV中压直流端口电压波形；(b)是±375V低压直流端口电压波形； (c)是±10kV中压直流端口电流波形；(d)是±375V低压直流端口电流波形； (e)是三相中压交流端口电压波形；(f)是三相中压交流端口电流波形；(g) 是三相低压交流端口电压波形；(h)是三相低压交流端口电流波形；(i)是中低压交直流混合四端口功率变化波形。
当仿真模型正常启动后，±10kV中压直流端口输出功率1MW，±375V低压直流端口不输出功率，三相中压交流端口和三相低压交流端口各按50％吸收功率。在t＝1s时刻，±10kV中压直流端口功率指令由100％输出功率变为按50％输出功率，±375V低压直流端口由不输出功率变为按50％输出功率；三相中压交流端口功率指令由50％吸收功率变为按100％吸收功率，三相低压交流端口功率指令由50％吸收功率变为不吸收功率。四个端口的功率按照功率指令进行分配并保持稳定。在整个仿真过程中，本发明能够按指令快速控制各端口功率，证明了其较好的能量路由功能。
表1电能路由器模型仿真参数
Figure RE-GDA0003652102010000181
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，而不是全部的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。电力系统正向“源–网–荷–储”协调优化运行的新阶段发展，并将成为未来能源互联网的核心和纽带，作为未来电力网络枢纽的电能路由器具有巨大的经济潜力。本发明的电能路由器具有多交直流端口，每个端口都实现了电气隔离，直流侧电容容值小，端口可任意拓展，具有模块一体化和高集成度，结构清晰、控制简单、利于工业化生产、易于进行系列化设计和灵活潮流控制等优点，可满足作为电力网络枢纽的各种功能要求，具有可期待的经济效益。
能源互联网是电力系统未来的发展趋势，而电能路由器可成为未来电力网络的枢纽，负责管理和控制子网内的能量流动以及子网和主干网之间的能量交换，但目前已经提出的电能路由器电路结构存在一些技术问题。本发明的电能路由器提出了一种新的电路结构，可解决目前典型的电能路由器电路结构存在的无法提供中压直流端口、直流侧电容容值大、模块集成化程度不高、端口不易拓展的问题，有希望成为国内未来技术市场的优选。具体地，当缓冲支路为 LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率接近于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端直接引出构成直流端口，高频变流器可以是半桥或全桥电路；通过对各绕组间功率进行解耦，然后调节各绕组高频变流器产生的方波电压的移相角实现绕组间功率自由分配和能量路由。
以上，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方案进行修改或者等同替换，而这些并未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电能路由器功率模块，其特征在于，包括多绕组高频变压器、缓冲支路、高频变流器、直流接口电路和交流接口电路；
多绕组高频变压器的n1个绕组中，每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与直流接口电路的直流正、负极端子相连，直流接口电路的另外两个端子构成直流端口；
多绕组高频变压器的n2个绕组中，每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与交流接口电路的直流正、负极端子相连，交流接口电路的交流正、负端子构成交流端口。
2.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：
所述多绕组高频变压器的总绕组数n可以是两绕组、三绕组、至N绕组；n＝n1+n2；所述多绕组高频变压器的频率是几百赫兹至几百千赫兹范围内的任一频率；
所述高频变流器的相数是单相、两相、至m相，每相依次相移360°/m；m≥1；所述高频变流器为半桥或全桥电路；所述高频变流器是两电平、三电平或者多电平；
所述缓冲支路可以是LC串联谐振支路或单L支路，缓冲支路中的电感可以是变压器绕组的漏感。
3.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：
所述直流接口电路包括直连导线和直流/直流变流器；所述直流/直流变流器是两电平单相半桥、三电平或多电平单相半桥；
所述交流接口电路包括交流/直流变流器；所述交流/直流变流器是两电平单相全桥、三电平或多电平单相全桥、m-1相m线制半桥，m-1相m线制半桥可以是两电平、三电平或多电平。
4.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：
所述两电平单相半桥电路包括两个功率开关管S1、S2，功率开关管S1和S2串联形成桥臂，桥臂中点和桥臂下端分别引出构成交流正端子和交流负端子，桥臂上端和桥臂下端分别引出构成直流正极端子和直流负极端子；
所述两电平单相全桥电路由两个单相半桥并联构成；两个单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个半桥的中点分别引出构成交流正、负端子；
所述三电平单相半桥电路包括四个功率开关管S1、S2、S3、S4和两个二极管D1、D2，功率开关管S1和S2串联形成桥臂1，功率开关管S3和S4串联形成桥臂2，桥臂1和桥臂2串联形成桥臂3，桥臂3的中点引出构成交流负端子，二极管D1的正极与二极管D2的负极相连形成桥臂4，桥臂4的中点引出构成交流负端子，桥臂4的正、负极分别与桥臂2和桥臂1的中点相连，直流电容C1的负极与直流电容C2的正极相连且连接点与桥臂4的中点相连，桥臂3的上、下端分别与直流电容C1的正极和C2的负极相连后引出构成直流正、负极端子；
所述三电平单相全桥电路由两个三电平单相半桥并联构成，两个三电平单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个三电平半桥的桥臂4的中点和两个直流电容的连接点连接在一起，桥臂3的中点分别引出构成交流正、负端子；
所述功率开关管可以是二极管或IGBT、MOSFET等其它任意全控型开关器件。
5.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：
当缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率接近于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端直接引出构成直流端口，高频变流器是半桥或全桥电路；通过对各绕组间功率进行解耦，然后调节各绕组高频变流器产生的方波电压的移相角实现绕组间功率自由分配和能量路由；
当缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率等于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端连接直流/直流变流器构成直流端口，高频变流器是半桥或全桥电路；通过对直流端口直流/直流变流器的电感电流的控制和交流端口的交流/直流变流器的功率控制，实现绕组间功率自由分配和能量路由；
当与构成直流端口的绕组相连的缓冲支路为单L支路、与构成交流端口的绕组相连的缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率等于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端直接引出构成直流端口，高频变流器是全桥电路；通过对直流端口绕组的功率解耦和交流端口的交流/直流变流器的功率控制实现绕组间功率自由分配和能量路由。
6.一种电能路由器，其特征在于：包括一个、两个至k个如权利要求1至5任一项所述的电能路由器功率模块，各电能路由器功率模块的交直流端口进行不同组合形式的串联或并联，构成中压直流端口、低压直流端口、三相中压交流端口和三相低压交流端口；
所述中压直流端口、低压直流端口、三相中压交流端口和三相低压交流端口的个数均为零个、一个至n个。
7.根据权利要求6所述的电能路由器，其特征在于：
所述中压直流端口是单极性中压直流端口或双极性中压直流端口；
当中压直流端口为双极性时，一个电能路由器功率模块引出两个直流端口(H0,L0)和(H1,N1)，k个电能路由器功率模块的各端口(H0,N0)正负极依次串联构成中压直流端口(H,N)，各端口(H1,N1)正负极依次串联构成中压直流端口(N,L)，中性点N连接在一起，端口(H,N)和(N,L)形成双极性中压直流端口，两个端口再分别连接一个滤波电容；
当中压直流端口为单极性时，一个电能路由器功率模块引出一个直流端口(H0,L0)，k个电能路由器功率模块的各端口(H0,L0)正负极依次串联构成单极性中压直流端口(H,L)，端口(H,L)再连接一个滤波电容。
8.根据权利要求6所述的电能路由器，其特征在于：
所述低压直流端口为单极性低压直流端口或双极性低压直流端口；
当低压直流端口为双极性时，一个电能路由器功率模块引出两个直流端口(h0,n0)和(n0,l0)，k个电能路由器功率模块的各端口(h0,n0)依次并联构成低压直流端口(h,n),各端口(n0,l0)依次并联构成低压直流端口(n,l),中性点n连接在一起，端口(h,n)和(n,l)形成双极性低压直流端口，两个端口再分别连接一个滤波电容；
当低压直流端口为单极性时，一个电能路由器功率模块引出一个直流端口(h0,l0)，k个电能路由器功率模块的各端口(h0,l0)依次并联构成单极性低压直流端口(h,l)，端口(h,l)再连接一个滤波电容。
9.根据权利要求6所述的电能路由器，其特征在于：
一个电能路由器功率模块引出三个交流端口A0(A0+,A0-)、B0(B0+,B0-)和C0(C0+,C0-)，k个电能路由器功率模块的各交流端口A0(A0+,A0-)正负极依次串联构成A相，进而构成B相和C相，再连接交流三相LC滤波器构成三相中压交流端口(A,B,C)，串联的最后一个电能路由器功率模块的3个交流端口的负极连接在一起构成中性点N。
10.根据权利要求6所述的电能路由器，其特征在于：
三相低压交流端口的构成有三种方式，分别为：
一个电能路由器功率模块引出三个交流端口a0(a0+,a0-)、b0(b0+,b0-)和c0(c0+,c0-)，k个电能路由器功率模块的各交流端口a0(a0+,a0-)的正极先串联一个电感，然后再依次并联构成a相，进而构成b相和c相，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)，各电能路由器功率模块的3个交流端口的负极都连接在一起构成中性点n；或者，
一个电能路由器功率模块的一个直流端口连接三相四桥臂逆变器引出a、b、c、n四个端子，构成的三相低压交流端口和低压直流端口实现了电气隔离；或者在构成低压直流端口时一个电能路由器功率模块引出的直流端口(h0,l0)连接三相四桥臂逆变器引出a、b、c、n四个端子，此时最终构成的三相低压交流端口和低压直流端口实现了电气隔离；k个电能路由器功率模块的各a、b、c端子先串联一个电感，然后再依次并联构成三相低压交流端口(a,b,c)，各n端子直接依次并联在一起构成中性点n；或者，
一个电能路由器功率模块引出一个直流端口(p,q)，k个电能路由器的各直流端口(p,q)并联后连接三相四桥臂逆变器，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)和中性点n，此时构成的三相低压交流和低压直流端口实现了电气隔离；或者前述k个电能路由器功率模块构成的低压直流端口(h,l)提供的低压直流母线连接三相四桥臂逆变器，再连接交流三相LC滤波器构成三相低压交流端口(a,b,c)和中性点n,此时构成的三相低压交流和低压直流端口无电气隔离。
CN202210462395.1A 2022-04-28 2022-04-28 一种电能路由器功率模块和电能路由器 Pending CN114710052A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210462395.1A CN114710052A (zh) 2022-04-28 2022-04-28 一种电能路由器功率模块和电能路由器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210462395.1A CN114710052A (zh) 2022-04-28 2022-04-28 一种电能路由器功率模块和电能路由器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114710052A true CN114710052A (zh) 2022-07-05

Family

ID=82175784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210462395.1A Pending CN114710052A (zh) 2022-04-28 2022-04-28 一种电能路由器功率模块和电能路由器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114710052A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116667360A (zh) * 2023-07-31 2023-08-29 南方电网数字电网研究院有限公司 一种配用电弹性电能路由装置
CN117674063A (zh) * 2024-02-01 2024-03-08 中科智寰(北京)科技有限公司 一种直流电能路由器及光伏接入直流负荷供电系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116667360A (zh) * 2023-07-31 2023-08-29 南方电网数字电网研究院有限公司 一种配用电弹性电能路由装置
CN116667360B (zh) * 2023-07-31 2024-03-26 南方电网数字电网研究院有限公司 一种配用电弹性电能路由系统
CN117674063A (zh) * 2024-02-01 2024-03-08 中科智寰(北京)科技有限公司 一种直流电能路由器及光伏接入直流负荷供电系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112234838A (zh) 一种高频链互联的三端口mmc-sst拓扑及控制策略
CN114710052A (zh) 一种电能路由器功率模块和电能路由器
CN113037117B (zh) 一种基于四有源桥的mmc-sst拓扑及控制方法
CN111682787A (zh) 基于隔离变换器模块的单级式三相交直流变换器及方法
CN111900884A (zh) 一种直流配网的电力电子变压设备及其控制方法
CN109980948A (zh) 一种三相间耦合五端口电力电子变压器
CN109742780A (zh) 基于模块化多电平变换器的相间分布式储能系统
CN105305843A (zh) 一种三相串联半h桥型模块化多电平直流换流器及其控制方法
CN113346764A (zh) 一种基于高频磁耦合模块的中压变流器拓扑结构
CN111541370B (zh) 用于真伪双极互联的柔性直流输电dc/dc变换器
CN112271746A (zh) 一种高频链互联的无电解电容mmc拓扑结构及控制策略
CN110022077B (zh) 面向交直流混合配电网的功率复合型模块化多电平固态变压器拓扑结构
Sun et al. Research on triple-port SST scheme based on the natural elimination of MMC submodule voltage fluctuation and imbalance
CN114024462A (zh) 三电平控制电路、功率变换装置及其控制方法
CN210405078U (zh) 三相多重工频隔离型光伏并网逆变器
CN113078829A (zh) 一种上下桥臂子模块高频链互联的mmc拓扑及控制方法
CN116345550A (zh) 基于隔离型模块化多电平变换器的真双极低压直流系统
CN111404409A (zh) 基于mmc的多端口电力电子变压器拓扑及其控制方法
CN201966809U (zh) 一种基于简易pfc的电力电子变压器
CN108173447A (zh) 配网级高频隔离型柔性直流换流器
CN114679073B (zh) 一种数据中心电源模块和模块化供电电源
CN113224759A (zh) 一种基于无线电能传输的统一电能质量调节器
CN218829209U (zh) 一种直流充电模块电路及充电桩
CN213243833U (zh) 一种模块化多电平整流器
CN114499244B (zh) 一种中高压五电平整流器及直流电容电压平衡控制策略

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination