[發明專利]一種電流源型多端口柔性并網接口裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202110704072.4
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113452070B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 孫樂;郭小強;華長春
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387;H02M3/335
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 韓燕

1.一種電流源型多端口柔性并網接口裝置，其特征在于，其包括電流源AC-DC并網變換器、儲能電感和隔離型DC-DC功率模塊，所述電流源AC-DC并網變換器和儲能電感均設有1個，所述隔離型DC-DC功率模塊至少設有2個，所述電流源AC-DC并網變換器的交流端作為交流并網端口連接電網，其直流端與所述儲能電感和隔離型DC-DC功率模塊所屬單相電流源DC-AC變換器的直流端順次串聯，構成內部直流環路，所述隔離型DC-DC功率模塊所屬單相電壓源AC-DC變換器的直流端作為低壓直流端口，提供低壓直流設備的能量交互端口，通過控制穩定流過各隔離DC-DC功率模塊電流源變換器直流側的電流，使各隔離DC-DC功率模塊的高頻開關周期內其電流源變換器的直流電流不變，因各隔離DC-DC功率模塊之間影響小，從而實現各端口功率的獨立解耦控制；

所述電流源AC-DC并網變換器包括交流濾波器和電流源AC-DC功率變換電路，所述交流濾波器包括交流濾波器電感和交流濾波器電容，所述電流源AC-DC功率變換電路采用三相或單相電流源橋式變換電路；

所述隔離型DC-DC功率模塊包括單相電流源DC-AC變換器、高頻隔離電路和單相電壓源AC-DC變換器，所述單相電流源DC-AC變換器采用電流源H橋變換電路，所述單相電壓源AC-DC變換器采用電壓源H橋變換電路，所述高頻隔離電路包含單相高頻變壓器和高頻電感，所述高頻電感的一端與所述單相高頻變壓器任一繞組的任一端相連，另一端與其所連繞組的另一端構成交流端口并與所述單相電流源DC-AC變換器或單相電壓源AC-DC變換器的交流端相連，未連接所述高頻電感的繞組與未連接所述高頻電感的所述單相電流源DC-AC變換器或單相電壓源AC-DC變換器的交流端相連。

2.根據權利要求1所述的電流源型多端口柔性并網接口裝置，其特征在于，所述電流源AC-DC功率變換電路的各橋臂為第一逆阻型全控開關器件或其串聯支路，或第一逆導型全控開關器件與第一二極管串聯構成的具有逆阻特性的支路，或第一逆導型全控開關器件反向串聯支路，或半控型器件或其串聯支路。

3.根據權利要求1所述的電流源型多端口柔性并網接口裝置，其特征在于，所述單相電流源DC-AC變換器的各橋臂為第二逆阻型全控開關器件，或第二逆導型全控開關器件與第二二極管串聯構成的具有逆阻特性的支路，或第二逆導型全控開關器件反向串聯支路。

4.根據權利要求1所述的電流源型多端口柔性并網接口裝置，其特征在于，所述單相電壓源AC-DC變換器的各橋臂為第三逆導型全控開關器件。

5.根據權利要求1所述的電流源型多端口柔性并網接口裝置，其特征在于，所述單相電流源DC-AC變換器的直流端還并聯有旁路開關，所述旁路開關由機械開關或晶閘管構成。

6.根據權利要求1所述的電流源型多端口柔性并網接口裝置，其特征在于，所述單相電壓源AC-DC變換器的直流端還并聯有濾波電容。

7.一種利用權利要求1至6之一所述的電流源型多端口柔性并網接口裝置的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、執行預充電程序：通過外部預充電或內部預充電方式，使單相電壓源AC-DC變換器的直流電容電壓升至額定值；

S2、對電流源AC-DC并網變換器進行閉環控制，使儲能電感的電流上升至額定值并保持穩定，使并網端口功率因數為1，或根據需要向電網輸出給定無功功率；

S3、根據外接設備需要，控制各低壓端口的電壓和功率；

S4、檢測是否有處于運行狀態的各隔離型DC-DC功率模塊狀態，若無故障，執行步驟S6；否則執行步驟S5；

S5、執行旁路程序，隔離有故障的隔離型DC-DC功率模塊；

S6、檢測是否有停機命令，若無停機命令，返回步驟S3；否則執行步驟S7；

S7、執行停機程序，退出運行。