[發明專利]一種具備交直流故障穿越的主動型電能路由器

有效

• 申請號: 201811406738.2
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109361214B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 尹項根;賴錦木;陳衛;張哲;王禎;文明浩;李浪子;戚振宇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/02;H02J1/00;H02M7/219;H02M3/335;H02M7/5387
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種具備交直流故障穿越的主動型電能路由器，其特征在于，包括：高壓整流級MMC-AC/DC變流器、多端口變壓隔離級MMC-DC/DC變流器及逆變級DC/AC變流器；

所述高壓整流級MMC-AC/DC變流器的高壓交流端口與交直流配電網的高壓交流配電網相連，所述高壓整流級MMC-AC/DC變流器的高壓直流端口和所述多端口變壓隔離級MMC-DC/DC變流器的高壓直流端口均與交直流配電網的高壓直流配電網相連；所述多端口變壓隔離級MMC-DC/DC變流器的低壓直流端口與所述逆變級DC/AC變流器的直流側相連，以形成低壓直流端口；

所述高壓整流級MMC-AC/DC變流器，用于高壓交流和高壓直流之間的電能變換，并提供高壓交流端口和高壓直流端口；在所述高壓交流配電網發生故障時，閉鎖所述高壓整流級MMC-AC/DC變流器，由所述高壓整流級MMC-AC/DC變流器的高壓直流端口通過所述多端口變壓隔離級MMC-DC/DC變流器向低壓側供電；在所述高壓直流配電網發生故障時，閉鎖所述高壓整流級MMC-AC/DC變流器及所述變壓隔離級MMC-DC/DC變流器的直流高壓側子模塊，由所述變壓隔離級MMC-DC/DC變流器的低壓側不同端口間提供電能；

所述多端口變壓隔離級MMC-DC/DC變流器，用于進行高壓直流和低壓不同電壓等級直流之間的電能變換，并提供多個不同電壓等級的低壓直流端口，在所述多端口變壓隔離級MMC-DC/DC變流器任意一個端口故障時，直接閉鎖故障端口，而不影響其它端口的正常工作；

所述逆變級DC/AC變流器，用于低壓直流和低壓交流之間的電能變換，并提供低壓交流端口；

所述高壓整流級MMC-AC/DC變流器為三相結構，每相結構均分為上下兩個橋臂，每個橋臂的子模塊均由半橋子模塊和全橋子模塊串聯組成，且每個橋臂子模塊中的半橋子模塊和全橋子模塊的數量相同，每個橋臂上均串聯橋臂電抗器，同相的上下兩橋臂通過各自對應的橋臂電抗器相接后作為高壓交流端口對應相，三相三個上橋臂直接相連作為高壓直流端口的正極，三相三個下橋臂直接相連作為高壓直流端口的負極；

所述多端口變壓隔離級MMC-DC/DC變流器由兩相MMC、多繞組高頻變壓器、多組AC/DC H橋及若干個第一低壓直流電容組成；

所述兩相MMC中每相均分為上下兩個橋臂，每個橋臂的子模塊均由半橋子模塊和全橋子模塊串聯組成，且每個橋臂子模塊中的半橋子模塊和全橋子模塊的數量相同，每個橋臂上串聯橋臂電抗器，同相的上下兩橋臂通過各自對應的橋臂電抗器相接后與所述多繞組高頻變壓器的高壓端口相連，兩相MMC的兩個上橋臂直接相連后與高壓直流端口的正極連接，兩相MMC的兩個下橋臂直接相連后與高壓直流端口的負極連接；所述多繞組高頻變壓器的低壓側有多組接口，以分別連接各所述AC/DC H橋的交流端子；各所述AC/DC H橋的輸出端分別與各第一低壓直流電容正負極相連。

2.根據權利要求1所述的主動型電能路由器，其特征在于，所述半橋子模塊由第一IGBT半橋和第一直流電容并聯組成，所述第一IGBT半橋的中點和所述第一直流電容的負極構成所述半橋子模塊的輸出端；

所述全橋子模塊由第二IGBT半橋、第三IGBT半橋及第二直流電容構成，所述第二IGBT半橋與所述第三IGBT半橋并聯，所述第三IGBT半橋與所述第二直流電容并聯，所述第二IGBT半橋的橋臂中點及所述第三IGBT半橋的橋臂中點構成所述全橋子模塊的輸出端。