【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统领域，更具体地，涉及一种双极型电能路由器及其控制方法。
技术介绍
1、在中高压交直流配网领域，电能路由器需要实现交直流电压变换、不同电压等级变换、电气隔离和电能双向可控的功能。电能路由器的拓扑结构是其功能实现与故障穿越的基础。目前，对电能路由器的应用研究主要集中在配电网，以电能路由器作为并网节点设备，可以形成交直流混合的微电网结构，通过接收调度指令控制网络中的潮流方向和大小，也可以根据微电网的实际情况，实现微电网自治。当直接应用在中高压交直流配电网时，现有的功率器件耐压水平有限，需采用模块化组合技术以满足接入电压等级的要求。电能路由器的拓扑结构发展过程实际上是多种变换单元组合优化的结果。
2、现有公开的模块化多电平电能路由器拓扑结构一般采用伪双极结构，该类结构虽然可以简化拓扑，但是存在以下问题：在稳态运行工况下，若电能路由器高压直流端口的正负极传输不一样的功率，将导致电能路由器的高压交流端口出现直流电流偏置，可能导致配电变压器或接地变压器出现较大的直流偏磁，影响交流配电网的运行；在高压直流母线单极接地故障工况下，现有伪双极结构电能路由器只能通过闭锁变压隔离级的方法实现故障隔离，此时电能路由器将中断功率传输，无法实现高压直流单极接地故障运行。
3、对于电能路由器的变压隔离级，由于开关管的耐压能力有限，现有研究提出了输入串联输出并联结构（isop），将多个dab结构的支流变压器输入端串联输出端并联来提高高压侧的耐压水平和低压侧的功率输出水平。但由于此结构由多个dab变换器组成，电能分配和
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种双极型电能路由器及控制方法，本专利技术采用bimmdc交错连接方式，实现均压控制和电压自动均衡功能。
2、本专利技术第一方面提供一种双极型电能路由器，包括：高压级真双极模块化多电平变流器、变压隔离级真双极隔离型直流变流器、低压级dc/ac变换器和低压级dc/dc变换器；
3、所述高压级真双极模块化多电平变流器记为bimmc，所述变压隔离级真双极隔离型直流变流器记为bimmdc；
4、所述bimmc，用于高压交流和高压直流之间的电能变换，并提供高压交流端口和真双极高压直流端口，包括正极三相mmc和负极三相mmc；
5、所述正极三相mmc和所述负极三相mmc的交流侧均作为高压交流端口，分别通过三相双绕组变压器或者三相三绕组变压器连接至高压交流配电网；
6、所述正极三相mmc的直流侧一端形成所述bimmc的真双极高压正极直流端口，所述正极三相mmc的直流侧另一端形成所述bimmc的接地极；所述负极三相mmc的直流侧一端形成所述bimmc的真双极高压负极直流端口，所述负极三相mmc的直流侧另一端与所述正极三相mmc的直流侧接地极相连；
7、所述bimmdc，用于高压直流和低压直流之间的电能变换，并提供真双极高压直流端口和真双极低压直流端口；
8、所述bimmdc的真双极高压正极直流端口与所述bimmc的真双极高压正极直流端口相连；
9、所述bimmdc的真双极高压负极直流端口与所述bimmc的真双极高压负极直流端口相连；
10、所述bimmdc的接地极与所述bimmc的接地极用金属回线连接后接地；
11、所述低压级dc/ac变流器，用于低压直流和低压交流之间的电能变换，并提供低压交流端口；
12、所述低压级dc/dc变流器，用于不同电压等级的低压直流之间的电能变换，并提供低压直流端口；
13、所述bimmc的真双极高压正极直流端口和所述bimmdc的真双极高压正极直流端口，均作为电能路由器的高压直流端口的正极；所述bimmc的真双极高压负极直流端口和所述bimmdc的真双极高压负极直流端口，均作为电能路由器的高压直流端口的负极；
14、所述高压直流端口，用于通过高压直流母线与高压直流配电网相连；
15、所述低压交流端口，用于与低压交流配电网相连；
16、所述低压直流端口，用于与低压直流配电网相连。
17、进一步的，所述bimmdc包括原边拓扑、四个两绕组中频变压器、副边拓扑；
18、所述原边拓扑包括两个单相且具备正负两极的模块化多电平变流器；
19、所述副边拓扑包括四个交错连接的h桥结构，分别是第一h桥结构、第二h桥结构、第三h桥结构和第四h桥结构；
20、所述四个两绕组中频变压器按照两个两绕组中频变压器串联连接组成两个中频变压器组，分别是第一中频变压器组和第二中频变压器组；
21、所述两绕组中频变压器原边和副边绕组的变比为n：1；
22、第一中频变压器组的原边通过一耦合电感接至所述原边拓扑的输出侧，副边接至所述副边拓扑的交流侧；
23、第二中频变压器组的原边通过一耦合电感接至所述原边拓扑输出侧，副边接至所述副边拓扑的交流侧；
24、第一模块化多电平变换器的正输入极作为所述bimmdc的真双极高压正极直流端口；第二模块化多电平变换器的负输入极作为所述bimmdc的真双极高压负极直流端口；第一模块化多电平变换器的负输入极与第二多模块化多电平变换器的正输入极串联连接后作为所述bimmdc的接地极；
25、第一h桥结构的正极直流输出端作为所述bimmdc的真双极低压正极直流端口；第四h桥结构的负极直流输出端作为所述bimmdc的真双极低压负极直流端口；第一h桥结构的负极直流输出端、第二h桥结构的正极直流输出端、第三h桥结构的负极直流输出端和第四h桥结构的正极直流输出端连接后接地；第一h桥结构的正极直流输出端还与第三h桥结构的正极直流输出端连接；第四h桥结构的负极直流输出端还与第二h桥结构的负极直流输出端连接。
26、进一步的，所述低压级dc/ac变流器的直流侧两端连接至所述bimmdc的真双极低压正极直流端口及接地极、或所述bimmdc的真双极低压负极直流端口及接地极、或所述bimmdc的真双极低压正极直流端口及所述bimmdc的真双极低压负极直流端口。
27、进一步的，所述模块化多电平变流器包括两个并联连接的单相桥臂，每相桥臂包括上桥臂和下桥臂，其中，每相的上桥臂和下桥臂通过两个桥臂电感或一个耦合电感串联连接；每相的上桥臂和下桥臂的串联连接点作为所述模块化多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双极型电能路由器，其特征在于，包括：高压级真双极模块化多电平变流器、变压隔离级真双极隔离型直流变流器、低压级DC/AC变换器和低压级DC/DC变换器；
2.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于，所述BiMMDC包括原边拓扑、四个两绕组中频变压器、副边拓扑；
3.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于，所述低压级DC/AC变流器的直流侧两端连接至所述BiMMDC的真双极低压正极直流端口及接地极、或所述BiMMDC的真双极低压负极直流端口及接地极、或所述BiMMDC的真双极低压正极直流端口及所述BiMMDC的真双极低压负极直流端口。
4.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于，所述模块化多电平变流器包括两个并联连接的单相桥臂，每相桥臂包括上桥臂和下桥臂，其中，每相的上桥臂和下桥臂通过两个桥臂电感或一个耦合电感串联连接；每相的上桥臂和下桥臂的串联连接点作为所述模块化多电平变流器的输出端口。
5.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于：所述正极三相MMC和所述负极三相MMC采用相同三相MMC
6.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于：每个H桥结构包括四个带反并联续流二极管的电力电子开关器件，两个电力电子开关器件串联连接后与另两个电力电子开关器件组成的串联结构并联。
7.根据权利要求6所述的双极型电能路由器，其特征在于：所述电力电子开关器件包括IGBT开关管。
8.一种权利要求1-7中任一项所述双极型电能路由器的控制方法，其特征在于，包括BiMMC的高压直流端口正负双极解耦控制和BiMMDC的定低压直流端口电压的正负双极解耦控制；
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括高压直流端口单极故障穿越控制：
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括高压直流端口双极故障穿越控制：
...【技术特征摘要】
1.一种双极型电能路由器，其特征在于，包括：高压级真双极模块化多电平变流器、变压隔离级真双极隔离型直流变流器、低压级dc/ac变换器和低压级dc/dc变换器；
2.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于，所述bimmdc包括原边拓扑、四个两绕组中频变压器、副边拓扑；
3.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于，所述低压级dc/ac变流器的直流侧两端连接至所述bimmdc的真双极低压正极直流端口及接地极、或所述bimmdc的真双极低压负极直流端口及接地极、或所述bimmdc的真双极低压正极直流端口及所述bimmdc的真双极低压负极直流端口。
4.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于，所述模块化多电平变流器包括两个并联连接的单相桥臂，每相桥臂包括上桥臂和下桥臂，其中，每相的上桥臂和下桥臂通过两个桥臂电感或一个耦合电感串联连接；每相的上桥臂和下桥臂的串联连接点作为所述模块化多电平变流器的输出端口。
5.根据权利要求1所述的双极型电能路由器，其特征在于：所述正极三相...
【专利技术属性】
技术研发人员：冀肖彤，熊平，柳丹，李猎，徐驰，江克证，叶畅，胡畔，康逸群，韩刚，邓万婷，陈孝明，曹侃，蔡萱，王伟，熊亮雳，肖繁，胡四全，贺之渊，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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