[發明專利]一種直流能量路由器及其故障隔離方法

在審

• 申請號: 202011410427.0
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112736861A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 沙廣林;段青;盛萬興;孟曉麗;馬春艷;趙彩虹;李鵬華;王昊晴;張姚;吳云召;劉寧
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種直流能量路由器及其故障隔離方法，直流能量路由器包括：第一變換模塊、隔離變壓器和第二變換模塊，所述第一變換模塊的交流接口通過隔離變壓器與所述第二變換模塊的交流接口連接，其中：所述第一變換模塊的直流接口和所述第二變換模塊的直流接口均用于輸入/輸出直流電；本發明提供的直流能量路由器具有直流側短路故障的自清除能力，具有響應速度快、動作時序簡單和故障切除響應時間短的特點，在故障切除時能夠零電流關斷開關器件，實現直流配電網中直流側短路故障的快速隔離，提高了直流配電網的可靠性。

技術領域

本發明涉及直流配電技術領域，具體涉及一種直流能量路由器及其故障隔離方法。

背景技術

隨著電力電子控制技術和器件制造技術的發展，直流電網在很多領域取得了技術和經濟的優勢。尤其是隨著分布式新能源并網的需求日益增長，以及直流負載的廣泛應用，構建直流能源互聯網將是今后電力系統發展的方向。近些年來，基于雙主動全橋結構的直流能量路由器作為建設直流能源互聯網的關鍵設備，因其具有能量管理、潮流控制、提供標準化接口等多種功能，受到了廣泛的關注。

然而直流配電系統在運行過程之中，不可避免的會發生直流側短路故障，當直流側短路故障發生時，電流急劇上升，對整個直流配電系統所造成極大的破壞和威脅。因此，直流配電系統必須具有隔離直流側短路故障的能力。在實際情況下，對于含有直流能量路由器的直流配電系統，一般通過一下3種方式實現故障隔離功能：①直流能量路由器交流環節使用交流斷路器、交流熔斷器等切斷與交流環節的連接，但該方法響應速度較慢、重啟動配合動作時序復雜、系統恢復時間較長；②直流能量路由器直流環節使用直流斷路器隔離故障點，但直流斷路器線路能量不易耗散以及造價昂貴。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種直流能量路由器及其故障隔離方法，其具有直流側短路故障的自清除能力，具有故障切除響應時間短和響應速度快的特點，故障切除時能夠零電流關斷開關器件，從而實現直流配電網中直流側短路故障的快速隔離，提高了直流配電網的可靠性。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供的一種直流能量路由器，其改進之處在于，包括：

所述直流能量路由器包括：第一變換模塊、隔離變壓器和第二變換模塊，所述第一變換模塊的交流接口通過隔離變壓器與所述第二變換模塊的交流接口連接，其中：

所述第一變換模塊的直流接口和所述第二變換模塊的直流接口均用于輸入/輸出直流電。

優選的，所述第一變換模塊，包括：第一半導體開關、第二半導體開關、第三半導體開關、第四半導體開關、第五半導體開關和第六半導體開關，其中：

所述第一半導體開關的發射極和第二半導體開關的發射極均與第一連接端子連接，第五半導體開關的發射極和第六半導體開關的發射極均與第二連接端子連接，第一半導體開關的集電極與第三半導體開關的集電極連接，第三半導體開關的發射極與第五半導體開關的集電極均與第一公共連接點連接，第二半導體開關的集電極與第四半導體開關的集電極相連接，第四半導體開關的發射極和第六半導體開關的集電極均與第二公共連接點連接；

所述第一連接端子和第二連接端子構成所述第一交換模塊的直流接口；

所述第一公共連接點和第二公共連接點構成所述第一交換模塊的交流接口。

優選的，所述第二變換模塊，包括：第七半導體開關、第八半導體開關、第九半導體開關、第十半導體開關、第十一半導體開關和第十二半導體開關，其中：