一种交直流通用型电力路由器拓扑及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种交直流通用型电力路由器拓扑及其控制方法。包括：双向变换器、输出模块以及交直流通用接口；双向变换器包括第一直流电容、第二直流电容以及多电平拓扑；第一直流电容的正极与正母线相连接，第一直流电容的负极与第二直流电容的正极相连接，第二直流电容的负极与负母线相连接，第一直流电容和第二直流电容之间设有中性点；多电平拓扑的一端与中性点相连接，多电平拓扑的另一端与输出模块的一端相连接；输出模块的另一端与交直流通用接口相连接。采用本发明专利技术所提供的路由器拓扑，能够实现不同功率等级的电能传输，提高工作效率；当直流电压发生极间不平衡时，本发明专利技术所提供的路由器拓扑具有极间平衡的能力。

An AC / DC universal power router topology and its control method

The invention discloses an AC and DC universal power router topology and a control method thereof. It includes: bidirectional converter, output module and AC/DC universal interface; bidirectional converter includes first DC capacitor, second DC capacitor and multilevel topology; the positive pole of the first DC capacitor is connected with the positive bus, the negative pole of the first DC capacitor is connected with the positive pole of the second DC capacitor, and the negative of the second DC capacitor. The pole is connected with the negative bus, and a neutral point is arranged between the first DC capacitor and the second DC capacitor; one end of the multilevel topology is connected with the neutral point; the other end of the multilevel topology is connected with one end of the output module; and the other end of the output module is connected with the AC/DC universal interface. By adopting the router topology provided by the invention, the power transmission of different power levels can be realized, and the work efficiency can be improved; when the DC voltage is unbalanced between the poles, the router topology provided by the invention has the ability of balancing between the poles.

【技术实现步骤摘要】
一种交直流通用型电力路由器拓扑及其控制方法
本专利技术涉及电气自动化设备领域，特别是涉及一种交直流通用型电力路由器拓扑及其控制方法。
技术介绍
在现有的技术中，电力路由器的端口类型单一，实现多类型端口需要扩充端口数，增加了系统成本；同时，基于电压变换与故障隔离的原因，目前的双向直流变换器拓扑多包括高频变压器，这相比于无变压器的变换器多出了变压器成本，并降低了系统效率。现有技术提供了一种实现分布式电源集成的能量路由器拓扑结构，该拓扑结构利用多个H桥型整流单元、H桥型逆变单元和中高频变压器实现电能的变换与传输，提供独立的直流端口和交流端口；多端口变换器的直流住宅用能量路由器拓扑及控制方法，该路由器拓扑结构采用双向buck/boost模块、H桥模块与中高频变压器，提供独立的直流端口和交流端口。上述现有技术均采用了扩充端口数量的方式实现多端口类型，交直流端口不能通用，增加了成本；同时，上述所公开的路由器拓扑中都含有中高频变压器且开关管数量大，不仅增加了成本，还降低了系统效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种交直流通用型电力路由器拓扑及其控制方法，以解决现有技术中路由器拓扑成本高，效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种交直流通用型电力路由器拓扑，包括：双向变换器、输出模块以及交直流通用接口；所述双向变换器包括第一直流电容、第二直流电容以及多电平拓扑；所述第一直流电容的正极与正母线相连接，所述第一直流电容的负极与所述第二直流电容的正极相连接，所述第二直流电容的负极与负母线相连接，所述第一直流电容和所述第二直流电容之间设有中性点；所述多电平拓扑的一端与所述中性点相连接，所述多电平拓扑的另一端与所述输出模块的一端相连接；所述多电平拓扑中可包含多个直流电容，用于形成多电平输出；所述输出模块的另一端与所述交直流通用接口相连接。可选的，所述双向变换器具体包括：按功率等级划分，所述双向变压器包括两电平半桥拓扑、T型三电平拓扑、多电平中点钳位拓扑或模块化多电平拓扑。可选的，所述输出模块具体包括：可控开关、滤波电感、滤波电容以及限流电阻；所述可控开关包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关以及第五可控开关；所述滤波电感包括第一滤波电感以及第二滤波电感；所述滤波电容包括第一滤波电容、第二滤波电容以及第三滤波电容；所述限流电阻包括第一限流电阻以及第二限流电阻；所述第四可控开关的一端分别与所述第三滤波电容的一端、双向变换器的电压输出端口相连接；所述第四可控开关的另一端分别与所述第三滤波电容的另一端、所述第一滤波电感的一端相连接；所述第一滤波电感的另一端分别与所述第一可控开关的一端、所述第二滤波电感的一端相连接；所述第一可控开关的另一端与所述第四滤波电容的一端相连接；所述第四滤波电容的另一端与中性点相连接；所述第二滤波电感的另一端分别与所述第二可控开关的一端、所述第三可控开关的一端相连接；所述第三可控开关的另一端与所述交直流通用接口相连接；所述第三可控开关包括第一路开关以及第二路开关，其中，第一路开关串联所述第二限流电阻，第二路开关为纯开关；所述第二可控开关的另一端分别与所述第五滤波电容的一端、所述第五可控开关的一端相连接；所述第二可控开关包括第三路开关以及第四路开关，其中，第三路开关串联所述第一限流电阻，第四路开关为纯开关；所述第五滤波电容的另一端分别与所述第五可控开关的另一端、负母线相连接。一种交直流通用型电力路由器拓扑的控制方法，所述控制方法应用于交直流通用型电力路由器拓扑，所述路由器拓扑结构包括双向变换器以及输出模块；所述双向变换器包括第一直流电容、第二直流电容以及多电平拓扑；所述第一直流电容的正极与正母线相连接，所述第一直流电容的负极与所述第二直流电容的正极相连接，所述第二直流电容的负极与负母线相连接，所述第一直流电容和所述第二直流电容之间设有中性点；所述多电平拓扑的一端与所述中性点相连接，所述多电平拓扑的另一端与所述输出模块的一端相连接；所述多电平拓扑中可包含多个直流电容，用于形成多电平输出；所述输出模块的另一端与所述交直流通用接口相连接；所述控制方法包括：获取用户需求电流类型；所述需求电流类型包括直流电及交流电；根据所述用户需求电流类型控制所述输出模块输出相对应的电流；所述相对应的电流包括直流电输出电流及交流电输出电流；所述交流电输出电流通过所述中性点输出，所述直流电输出电流通过所述负母线输出。可选的，所述根据所述用户需求电流类型控制所述输出模块输出相对应的电流，具体包括：输出模块具体包括可控开关、滤波电感、滤波电容以及限流电阻；所述可控开关包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关以及第五可控开关；所述滤波电感包括第一滤波电感以及第二滤波电感；所述滤波电容包括第一滤波电容、第二滤波电容以及第三滤波电容；所述限流电阻包括第一限流电阻以及第二限流电阻；所述第四可控开关的一端分别与所述第三滤波电容的一端、双向变换器的电压输出端口相连接；所述第四可控开关的另一端分别与所述第三滤波电容的另一端、所述第一滤波电感的一端相连接；所述第一滤波电感的另一端分别与所述第一可控开关的一端、所述第二滤波电感的一端相连接；所述第一可控开关的另一端与所述第四滤波电容的一端相连接；所述第四滤波电容的另一端与中性点相连接；所述第二滤波电感的另一端分别与所述第二可控开关的一端、所述第三可控开关的一端相连接；所述第三可控开关的另一端与所述交直流通用接口相连接；所述第三可控开关包括第一路开关以及第二路开关，其中，第一路开关串联所述第二限流电阻，第二路开关为纯开关；所述第二可控开关的另一端分别与所述第五滤波电容的一端、所述第五可控开关的一端相连接；所述第二可控开关包括第三路开关以及第四路开关，其中，第三路开关串联所述第一限流电阻，第四路开关为纯开关；所述第五滤波电容的另一端分别与所述第五可控开关的另一端、负母线相连接；当要求所述电流输出信号为直流电输出信号时，闭合所述第四可控开关、所述第一路开关以及所述第三路开关；断开所述第一可控开关以及所述第五可控开关；利用第一限流电阻以及第二限流电阻进行软启动；启动完成后，断开所述第一路开关以及所述第三路开关，闭合所述第二路开关以及第四路开关。可选的，所述根据所述用户需求电流类型控制所述输出模块输出相对应的电流，具体包括：当要求所述电流输出信号为交流电输出信号且应用于并网与负载供电时，断开所述第四可控开关、所述第一路开关以及第二可控开关；闭合所述第二路开关、所述第一可控开关以及所述第五可控开关；利用所述第三滤波电容进行无损软启动；启动完成后，闭合所述第四可控开关。可选的，所述根据所述用户需求电流类型控制所述输出模块输出相对应的电流，具体包括：当要求所述电流输出信号为交流电输出信号且应用于风力发电时，断开所述第四可控开关、所述第一可控开关、所述第一路开关以及第二可控开关；闭合所述第二路开关以及所述第五可控开关；利用所述第三滤波电容进行无损软启动；启动完成后，闭合所述第四可控开关。可选的，还包括：当发生极间不平衡时，闭合所述第四可控开关、所述第三路开关、所述第五可控开关，断开所述第一可控开关、所述第三可控开关、所述第六可控开关、所述第四路开关。通过控制双向变换器向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交直流通用型电力路由器拓扑，其特征在于，包括：双向变换器、输出模块以及交直流通用接口；所述双向变换器包括第一直流电容、第二直流电容以及多电平拓扑；所述第一直流电容的正极与正母线相连接，所述第一直流电容的负极与所述第二直流电容的正极相连接，所述第二直流电容的负极与负母线相连接，所述第一直流电容和所述第二直流电容之间设有中性点；所述多电平拓扑的一端与所述中性点相连接，所述多电平拓扑的另一端与所述输出模块的一端相连接；所述多电平拓扑中可包含多个直流电容，用于形成多电平输出；所述输出模块的另一端与所述交直流通用接口相连接。

【技术特征摘要】
1.一种交直流通用型电力路由器拓扑，其特征在于，包括：双向变换器、输出模块以及交直流通用接口；所述双向变换器包括第一直流电容、第二直流电容以及多电平拓扑；所述第一直流电容的正极与正母线相连接，所述第一直流电容的负极与所述第二直流电容的正极相连接，所述第二直流电容的负极与负母线相连接，所述第一直流电容和所述第二直流电容之间设有中性点；所述多电平拓扑的一端与所述中性点相连接，所述多电平拓扑的另一端与所述输出模块的一端相连接；所述多电平拓扑中可包含多个直流电容，用于形成多电平输出；所述输出模块的另一端与所述交直流通用接口相连接。2.根据权利要求1所述的路由器拓扑，其特征在于，所述双向变换器具体包括：按功率等级划分，所述双向变压器包括两电平半桥拓扑、T型三电平拓扑、多电平中点钳位拓扑或模块化多电平拓扑。3.根据权利要求1所述的路由器拓扑，其特征在于，所述输出模块具体包括：可控开关、滤波电感、滤波电容以及限流电阻；所述可控开关包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关以及第五可控开关；所述滤波电感包括第一滤波电感以及第二滤波电感；所述滤波电容包括第一滤波电容、第二滤波电容以及第三滤波电容；所述限流电阻包括第一限流电阻以及第二限流电阻；所述第四可控开关的一端分别与所述第三滤波电容的一端、双向变换器的电压输出端口相连接；所述第四可控开关的另一端分别与所述第三滤波电容的另一端、所述第一滤波电感的一端相连接；所述第一滤波电感的另一端分别与所述第一可控开关的一端、所述第二滤波电感的一端相连接；所述第一可控开关的另一端与所述第四滤波电容的一端相连接；所述第四滤波电容的另一端与中性点相连接；所述第二滤波电感的另一端分别与所述第二可控开关的一端、所述第三可控开关的一端相连接；所述第三可控开关的另一端与所述交直流通用接口相连接；所述第三可控开关包括第一路开关以及第二路开关，其中，第一路开关串联所述第二限流电阻，第二路开关为纯开关；所述第二可控开关的另一端分别与所述第五滤波电容的一端、所述第五可控开关的一端相连接；所述第二可控开关包括第三路开关以及第四路开关，其中，第三路开关串联所述第一限流电阻，第四路开关为纯开关；所述第五滤波电容的另一端分别与所述第五可控开关的另一端、负母线相连接。4.一种交直流通用型电力路由器拓扑的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于交直流通用型电力路由器拓扑，所述路由器拓扑结构包括双向变换器以及输出模块；所述双向变换器包括第一直流电容、第二直流电容以及多电平拓扑；所述第一直流电容的正极与正母线相连接，所述第一直流电容的负极与所述第二直流电容的正极相连接，所述第二直流电容的负极与负母线相连接，所述第一直流电容和所述第二直流电容之间设有中性点；所述多电平拓扑的一端与所述中性点相连接，所述多电平拓扑的另一端与所述输出模块的一端相连接；所述多电平拓扑中可包含多个直流电容，用于形成多电平输出；所述输出模块的另一端与所述交直流通用接口相连接；所述控制方法包括：获取用户需求电流类型；所述用户需求电流类型包括直流电及交流电；根据所述用户需求电流类型控制所述输出模块输出相对应的电流；所述相对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚钢，周荔丹，
申请(专利权)人：上海寰晟电力能源科技有限公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31