[發明專利]三端口電能路由器裝置

在審

• 申請號: 202111512215.8
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114189143A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉洋;李立生;張世棟;于海東;黃敏;李明洋;劉文彬;孫勇;張林利;王峰;劉合金;張鵬平;蘇國強;李帥;由新紅
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44;H02M1/36;H02M3/335;H02M1/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊樂

本申請提供了一種三端口電能路由器裝置，屬于交直流配電系統技術領域；具體方案為：包括高頻交流母線、低壓直流端口、高壓直流端口和低壓交流端口。低壓直流端口設有第一功率模組，且與高頻交流母線連接；高壓直流端口設有第二功率模組，且與高頻交流母線連接。本申請可有效減少功率變換環節，減少功率半導體器件的數量，降低成本。

技術領域

本申請涉及交直流配電系統技術領域，特別涉及一種三端口電能路由器裝置。

背景技術

大量的分布式可再生能源發電裝置、儲能裝置以及直流用電負荷接入電網。而新能源發電、儲能等設備存在分散性、間歇性、隨機性和不可控性等問題，以新能源汽車為代表的新型直流負荷存在不確定性等問題。而這些問題給電網系統帶來的影響為：發電方式由單一、集中式轉變為集中、分布式并存；電能流向由單向流動轉變成多向流動，增加了電網系統對電能流向和管理的復雜性，而傳統電網系統的運行方式無法滿足這種要求。

為了滿足未來電網對電能控制的復雜性和多樣性要求，有學者提出未來電網將在局部消納的基礎上，以微配電網、智能園區為自治單元，形成自下而上的能量單元的互聯。由此，多端口電能路由器(Multi-Port Electric Energy Router， MPEER)足以擔任多能綜合直流配電系統的核心和紐帶，各個端口在可控變壓的基礎上實現電能傳輸路徑的主動選擇和流向的主動控制，支撐電力系統“源-網- 荷-儲”協調優化運行；而且交流端口的四象限運行能力可以很好地為電力系統提供無功支撐。

由于中小型電能路由器距離用電消費者更近，其體積和成本是更為重要的因素。相比主干電能路由器，小型電能路由器的接口多樣性要求更高，所需的電能形式更豐富，提高內部變換器和元件的利用率是提升功率密度的關鍵。功率密度的提升必然驅使電力電子功率變換技術往高頻功率變換方向發展，由此帶來的高頻振蕩問題日益顯現，振蕩過電壓導致端口電壓抬升，極易觸發端口負載的保護動作，甚至導致負載的損壞。此外，高頻環境下對控制系統抗干擾性能提出了更高的要求。

基于此，如何保證電能路由器的穩定工作，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本申請提供了一種三端口電能路由器裝置，有效減少功率變換環節，減少功率半導體器件的數量，降低成本；結構簡單，便于運檢維護和運輸；可以有效提升控制系統的抗干擾能力，同時可以保證控制系統的實時性，提升保護動作的速率。

為了實現上述目的，本申請采用如下技術方案：

本申請提供了一種三端口電能路由器裝置，包括：

高頻交流母線、低壓直流端口、高壓直流端口和低壓交流端口。

低壓直流端口設有第一功率模組，且與高頻交流母線連接；高壓直流端口設有第二功率模組，且與高頻交流母線連接；低壓交流端口設有第三功率模組，且與高頻交流母線連接。

可選地，高頻交流母線為750V高頻信號。

可選地，第一功率模組和第二功率模組均采用全橋單元、高頻變壓器和高頻振蕩抑制電路單級變換方案。

可選地，第一功率模組通過1：N高頻變壓器與高頻交流母線連接，其中N 大于1。

可選地，第二功率模組通過M：1高頻變壓器與高頻交流母線連接，其中M 大于1。

可選地，第三功率模組采用三相整流單元、高頻逆變單元和高頻變壓器的雙級變換方案。

可選地，三相整流單元采用外環電壓控制環和內環電感電流控制環進行控制。

可選地，第三功率模組通過1:1高頻變壓器與高頻交流母線連接。

可選地，還包括：

第一端口啟動電路，與低壓直流端口連接；