[發明專利]一種電能路由器及電能路由器控制方法

在審

• 申請號: 202110244889.8
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112910302A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 王新穎;賀之淵;李強;鄧衛華;唐茹彬
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02M7/68
• 分類號: H02M7/68
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 胡曉靜

本發明公開了一種電能路由器及電能路由器控制方法，包括：三個相單元；每個相單元包括兩個串聯連接的橋臂單元，兩個橋臂單元串聯的連接點形成對應相單元的高壓交流端口；各個高壓交流端口分別與對應相的交流電源連接；三個相單元并聯連接以形成高壓直流端口；每個橋臂單元由橋臂電抗器、功率模塊單元和多個混合交流子模塊串聯連接組成；每個相單元中通過接入不同數量的混合交流子模塊以形成對應相單元的不同電壓等級交流端口。本發明實現各電氣連接端口間傳遞功率的控制，橋臂能量均衡以及子模塊電容均壓控制，可以一體化提供高壓、中壓和低壓交直流電氣端口，有效提升設備功率密度和用能效率。

技術領域

本發明涉及多端口交-直流電力變換及能量傳遞技術領域，具體涉及一種電能路由器及電能路由器控制方法。

背景技術

電能路由器具備有功無功獨立調節，控制靈活等技術優勢，可以實現多電壓等級交、直流電力變壓變換和多系統能量互聯，為可再生能源和交直流負荷直接提供并網和供電端口，是提升可再生能源接納能力、增強電網穩定性和靈活性、支撐能源轉型的重要手段。現有的電能路由器需要將電能先進行整流，再直流變壓，最后進行逆變，屬于三級變換，由于電能的變換級數多，導致設備運行效率低，并且直接導致設備所需子模塊和功率器件數量多，導致設備成本高和體積大。

發明內容

因此，本發明提供一種電能路由器及電能路由器控制方法，從而解決現有的電能路由器電能變換級數多，無法保證設備運行效率的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

第一方面，本發明實施例提供一種電能路由器，包括：三個相單元；每個相單元包括兩個串聯連接的橋臂單元，兩個所述橋臂單元串聯的連接點形成對應相單元的高壓交流端口；各個高壓交流端口分別與對應相的交流電源連接；三個相單元并聯連接以形成高壓直流端口；每個橋臂單元由橋臂電抗器、功率模塊單元和多個混合交流子模塊串聯連接組成；每個相單元中通過接入不同數量的混合交流子模塊以形成對應相單元的不同電壓等級交流端口。

在一實施例中，所述功率模塊單元包括多個串聯連接的功率子模塊；所述功率子模塊包括半橋型子模塊或全橋型子模塊。

在一實施例中，每個橋臂單元還串聯連接有多個混合直流子模塊；通過接入不同數量的混合直流子模塊以形成不同電壓等級直流端口。

在一實施例中，所述電能路由器還包括控制器，所述控制器與各個直流端口、交流端口、各個所述功率子模塊、混合直流子模塊以及混合交流子模塊連接，用于控制各個子模塊的工作狀態，以實現多個不同電壓等級直流端口或多個不同電壓等級交流端口輸出電壓的變換。

在一實施例中，多個所述混合直流子模塊的直流輸出端之間以串聯、并聯、串并混聯中的任意一種連接方式連接；所述相單元中多個混合交流子模塊的交流輸出端之間以串聯、并聯、串并混聯中任意一種連接方式連接。

在一實施例中，所述半橋型子模塊包括直流電容器、兩個IGBT器件、電阻和晶閘管，其中，兩個IGBT器件串聯連接，形成IGBT器件串聯支路；所述IGBT器件串聯支路、電阻和直流電容器并聯連接；所述晶閘管與兩個IGBT器件的任意一個并聯連接，所述晶閘管的陽極與所述直流電容器的負極連接，陰極與并聯連接的所述IGBT器件的集電極并聯連接，所述晶閘管的陰極引出半橋型子模塊的正極輸出，陽極引出半橋型子模塊的負極輸出。

在一實施例中，所述全橋型子模塊包括直流電容器、四個IGBT器件、電阻，其中，四個IGBT器件兩兩串聯連接，形成兩個IGBT器件串聯支路；兩個IGBT器件串聯支路、電阻和直流電容器并聯連接，所述兩個IGBT器件串聯支路中串聯連接點分別作為全橋型子模塊正極輸出和負極輸出。