一种电能路由器功率模块和电能路由器制造技术

本发明专利技术公开了一种电能路由器功率模块和电能路由器，电能路由器功率模块包括多绕组高频变压器、缓冲支路、高频变流器、直流接口电路和交流接口电路，多绕组高频变压器中的n1个绕组上的直流接口电路的交流正、负端子构成直流端口；n2个绕组上的交流接口电路的交流正、负端子构成交流端口；交流端口和直流端口的个数都为任意个，每个交流端口或直流端口的功率都是双向流动的。电能路由器由一个或多个电能路由器功率模块组成，各功率模块的交直流端口进行不同组合形式的串联或并联，构成中压直流端口、低压直流端口、三相中压交流端口和三相低压交流端口，可应用于不同电压等级和功率等级的场合。本发明专利技术可满足作为电力网络枢纽的各种功能要求。功能要求。功能要求。

An electric energy router power module and electric energy router

【技术实现步骤摘要】
一种电能路由器功率模块和电能路由器


[0001]本专利技术属于电力电子电能变换
，涉及一种电能路由器功率模块和电能路由器。

技术介绍

[0002]随着可再生能源发电装置、储能设备及各种类型的电能负载的接入，传统的电力系统设备无法满足供电形式多样性和能量多向流动以及功率流的主动调控等要求，无法适应未来电力市场化的需要。电力系统也正向“源
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网
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荷
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储”协调优化运行的新阶段发展，并将成为未来能源互联网的核心和纽带。基于电力电子变换技术构成的电能路由器，不但可为不同的新能源发电装置和不同类型负载提供灵活多样化的接口电气形式，还可实现能量的多向流动能力和对功率流的主动控制。而且，与信息技术的融合使电能路由器拥有通讯和智能决策能力，可根据网络运行状态以及用户和控制中心的指令，实现对电力网络能量流的主动管理。电能路由器可成为未来电力网络的枢纽，负责管理和控制子网内的能量流动以及子网和主干网之间的能量交换。
[0003]目前典型的电能路由器拓扑结构有三种，即串联型H桥构成的串入并出的拓扑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电能路由器功率模块，其特征在于，包括多绕组高频变压器、缓冲支路、高频变流器、直流接口电路和交流接口电路；多绕组高频变压器的n1个绕组中，每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与直流接口电路的直流正、负极端子相连，直流接口电路的另外两个端子构成直流端口；多绕组高频变压器的n2个绕组中，每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与交流接口电路的直流正、负极端子相连，交流接口电路的交流正、负端子构成交流端口。2.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：所述多绕组高频变压器的总绕组数n可以是两绕组、三绕组、至N绕组；n＝n1+n2；所述多绕组高频变压器的频率是几百赫兹至几百千赫兹范围内的任一频率；所述高频变流器的相数是单相、两相、至m相，每相依次相移360
°
/m；m≥1；所述高频变流器为半桥或全桥电路；所述高频变流器是两电平、三电平或者多电平；所述缓冲支路可以是LC串联谐振支路或单L支路，缓冲支路中的电感可以是变压器绕组的漏感。3.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：所述直流接口电路包括直连导线和直流/直流变流器；所述直流/直流变流器是两电平单相半桥、三电平或多电平单相半桥；所述交流接口电路包括交流/直流变流器；所述交流/直流变流器是两电平单相全桥、三电平或多电平单相全桥、m
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1相m线制半桥，m
‑
1相m线制半桥可以是两电平、三电平或多电平。4.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：所述两电平单相半桥电路包括两个功率开关管S1、S2，功率开关管S1和S2串联形成桥臂，桥臂中点和桥臂下端分别引出构成交流正端子和交流负端子，桥臂上端和桥臂下端分别引出构成直流正极端子和直流负极端子；所述两电平单相全桥电路由两个单相半桥并联构成；两个单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个半桥的中点分别引出构成交流正、负端子；所述三电平单相半桥电路包括四个功率开关管S1、S2、S3、S4和两个二极管D1、D2，功率开关管S1和S2串联形成桥臂1，功率开关管S3和S4串联形成桥臂2，桥臂1和桥臂2串联形成桥臂3，桥臂3的中点引出构成交流负端子，二极管D1的正极与二极管D2的负极相连形成桥臂4，桥臂4的中点引出构成交流负端子，桥臂4的正、负极分别与桥臂2和桥臂1的中点相连，直流电容C1的负极与直流电容C2的正极相连且连接点与桥臂4的中点相连，桥臂3的上、下端分别与直流电容C1的正极和C2的负极相连后引出构成直流正、负极端子；所述三电平单相全桥电路由两个三电平单相半桥并联构成，两个三电平单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个三电平半桥的桥臂4的中点和两个直流电容的连接点连
接在一起，桥臂3的中点分别引出构成交流正、负端子；所述功率开关管可以是二极管或IGBT、MOSFET等其它任意全控型开关器件。5.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：当缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率接近于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端直接引出构成直流端口，高频变流器是半桥或全桥电路；通过对各绕组间功率进行解耦，然后调节各绕组高频变流器产生的方波电压的移相角实现绕组间功率自由分配和能量路由；当缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率等于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端连接直流/直流变流器构成直流端口，高频变流器是半桥或全桥电路；通过对直流端口直流/直流变流器的电感电流的控制和交流端口的交流/直流变流器的功率控制，实现绕组间功率自由分配和能量路由；当与构成直流端口的绕组相连的缓冲支路为单L支路、与构成交流端口的绕组相连的缓冲支路为LC串联谐振支路，且高频变流器的开关频率等于谐振频率时，高频变流器直流侧电容两端直接引出构成直流端口，高频变流器是全桥电路；通过对直流端口绕组的功率解耦和交流端口的交流/直流变流器的功率控制实现绕组间功率自由分配和能量路由。6.一种电能路由器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜思行，何思承，王展，宋群胜，刘进军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：