[发明专利]一种多端口能量路由器及其控制系统和控制方法

权利要求书

1.一种多端口能量路由器，其特征在于：包括N个多端口模组，N为大于等于2的整数；

每个多端口模组至少包含一个第一功率模块、一个第二功率模块和一个电气隔离环节，其中，第一功率模块至少包含两个端口，其中一个是交流端口；第二功率模块至少包含一个直流端口和一个交流端口，所述直流端口包含一个直流正极和一个直流负极，且该直流端口作为所述多端口模组的第一端口；电气隔离环节至少包含两个端口，且电气隔离环节的所有端口之间具备电气隔离功能；第一功率模块的交流端口连接电气隔离环节的第一端口，第一功率模块的另一个端口作为所述多端口模组的第二端口；第二功率模块的交流端口连接电气隔离环节的第二端口；第一、第二功率模块的其余端口分别作为多端口模组的第三端口、第四端口、……；

所有N个多端口模组的第一端口的正极连接在同一点，负极连接在另一点，该两点构成多端口能量路由器的第一公共端口；所述N个多端口模组的第二端口依次串联或并联连接，构成多端口能量路由器的第二公共端口；所述N个多端口模组的第三端口、第四端口、……共同构成多端口能量路由器的其余端口；

所述第二功率模块至少包含一个全桥电路和一个DC/AC变换器，其中，全桥电路两个桥臂中点引出构成该第二功率模块的交流端口；全桥电路的桥臂两端构成第二功率模块的直流端口，即所述多端口模组的第一端口；DC/AC变换器的DC端口连接所述全桥电路的直流端口，AC端口构成第二功率模块的第三个端口，即所述多端口模组的第三端口；

或者，所述第二功率模块至少包含一个全桥电路和一个DC/DC变换器，其中，全桥电路两个桥臂中点引出构成该第二功率模块的交流端口；全桥电路的桥臂两端构成第二功率模块的直流端口，即所述多端口模组的第一端口；DC/DC变换器的一个DC端口连接前述全桥电路的直流端口，另一个DC端口构成第二功率模块的第三个端口，即所述多端口模组的第三端口；

或者，所述第二功率模块仅包含一个全桥电路，其中，全桥电路两个桥臂中点引出构成第二功率模块的交流端口；直流电容两端构成第二功率模块的直流端口，即所述多端口模组的第一端口；将两个桥臂中点再次引出分别连接平波电抗器后并联，与桥臂两端中的任意一端，构成DC/DC变换器的另一个DC端口。

2.如权利要求1所述的一种多端口能量路由器，其特征在于：所述第二端口与所在多端口模组的其余所有端口之间均连接电气隔离环节。

3.如权利要求1所述的一种多端口能量路由器，其特征在于：所述多端口能量路由器的第一公共端口悬空或连接外部直流母线，第二公共端口连接外部直流母线；所述多端口能量路由器的其余端口分别连接其他类型设备或悬空。

4.如权利要求1所述的一种多端口能量路由器，其特征在于：所述N个多端口模组的第二端口分为两组，每组依次串联或并联连接，形成两条链节，两条链节采用真双极连接，构成多端口能量路由器的第二公共端口；所述多端口能量路由器的第一公共端口悬空或连接外部直流母线，第二公共端口连接外部为真双极形式的直流母线，其余端口分别连接其他类型设备或悬空。

5.如权利要求1所述的一种多端口能量路由器，其特征在于：所述N个多端口模组的第二端口分为三组，每组依次串联或并联连接，形成三条链节，三条链节采用星型连接，构成多端口能量路由器基于星型连接的第二公共端口；所述多端口能量路由器的第一公共端口悬空或连接外部直流母线，第二公共端口连接外部星型连接的三相交流母线，其余端口分别连接其他类型设备或悬空。

6.如权利要求1所述的一种多端口能量路由器，其特征在于：所述N个多端口模组的第二端口分为三组，每组依次串联或并联连接，形成三条链节，三条链节采用角型连接，构成多端口能量路由器基于角型连接的第二公共端口；所述多端口能量路由器的第一公共端口悬空或连接外部直流母线，第二公共端口连接外部角型连接的三相交流母线，其余端口分别连接其他类型设备或悬空。

7.如权利要求1所述的一种多端口能量路由器，其特征在于：所述第一功率模块采用一个全桥电路实现。