[發明專利]一種能量路由器及其控制方法

在審

• 申請號: 202110301528.2
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112968463A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 連建陽;盧宇;謝曄源
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M5/458;H02M7/219
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明提供了一種能量路由器及其控制方法，裝置包括并聯變壓器、串聯變壓器、第一端口、第二端口、第一交直流變換單元以及第二交直流變換單元；并聯變壓器的原邊接第一端口，其副邊接第一交直流變換單元的交流輸入端；串聯變壓器的原邊串聯接入第一端口與第二端口之間，其副邊接第二交直流變換單元的交流輸入端，串聯變壓器原邊并聯旁路開關；第一交直流變換單元和第二交直流變換單元的直流側并聯之后接入第三端口。本發明所提供的技術方案，通過控制串聯變壓器的原邊電壓就可以調節第一端口和第二端口的潮流。同交流變?直?交的方式相比，調節相同功率的潮流，本方案的第一交直流變換單元和第二交直流變換單元的設備容量可以減少70%~90%。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種能量路由器及其控制方法。

背景技術

現有中壓能量路由器主要包括兩大類，一類為電力電子變壓器，一類為采用交直流變換單元將交流變為直流，通過直流變壓器將中壓直流變為低壓直流，再通過交直流變換單元將直流變為交流。該類方式在中低壓交直流微網中大量使用。

隨著現代電力電子技術的發展，由于單管功率半導體器件的耐壓等級相對有限，其應用和發展受到了極大的限制。

功率半導體器件通過組成子模塊（或稱為功率單元），再進行級聯使用構成換流鏈，可容易滿足模塊的電壓等級要求，與其他方案相比是性價比較高的方式。但一旦換流鏈承受過電壓，或換流鏈的子模塊之間存在電壓不均的問題，會造成個別子模塊電壓過高，甚至由于過壓損壞。故障擴大后會導致整個換流鏈故障損壞。

受限于功率半導體器件的耐壓等級、設備造價、設備占地等因素，上述兩類方式都只適用于中低壓電網，不適用于110kV及以上的交流電網。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種能量路由器及其控制方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種能量路由器，包括：

至少一個并聯變壓器；

至少一個串聯變壓器；

以及第一端口、第二端口、第三端口、第一交直流變換單元、第二交直流變換單元；

所述并聯變壓器的原邊接第一端口，其副邊接第一交直流變換單元的交流輸入端；所述串聯變壓器的原邊串聯接入第一端口與第二端口之間，其副邊接第二交直流變換單元的交流輸入端，所述串聯變壓器的原邊并聯旁路開關；

所述第一交直流變換單元和第二交直流變換單元的直流側并聯之后接入第三端口，所述第一、二端口為交流端口，第三端口為直流端口。

進一步的，所述第一端口和第二端口為三相交流端。

進一步的，所述第一交直流變換單元和第二交直流變換單元采用模塊化多電平拓撲結構或三相橋拓撲結構。

進一步的，還包括第四端口，所述第四端口通過直流變換單元與第三端口相連，所述第三端口接直流變換單元的高壓接入端，直流變換單元的低壓輸出端接第四端口。

進一步的，還包括第五端口，所述第五端口通過第三交直流變換單元與第三端口相連，所述第三端口接第三交直流變換單元的直流輸入端，第三交直流變換單元的交流輸出端接第五端口。

進一步的，還包括與第三端口相連的負載。

更進一步的，還包括第一開關與第二開關，所述第一端口和串聯變壓器的原邊之間串聯接入第一開關，所述的第一開關和串聯變壓器原邊之間并聯接入第二開關。

一種能量路由器的控制方法，包括以下步驟：

檢測第一端口和第二端口處的電流頻率和電壓相位；

當所述第一端口與第二端口的電流頻率以及電壓相位相同時，使第一開關處于合位，第二開關處于分位；

當所述第一端口與第二端口的電流頻率以及電壓相位不同時，先斷開第一開關，后閉合第二開關。