[发明专利]一种应用于交直流混合微网的多模式电能路由器装置

说明书

本发明涉及一种应用于交直流混合微网的多模式电能路由器装置，涉及电力电子电能变换技术领域。该装置包括三相双向整流模块、三相STC(Switched Tank Converter)非隔离变换模块、全桥直流双向变换模块、三相谐振软开关双向逆变模块、单相全桥双向逆变模块、高压直流母线和低压直流母线；三相双向整流模块、三相STC非隔离变换模块、全桥整流双向变换模块、三相谐振软开关双向逆变模块和单相全桥双向逆变模块均有正向导通、逆向导通和不导通三种能量流动工作模式，根据各模块能量流动工作模式不同，形成应用于交直流混合微网的多模式电能路由器装置的不同工作模式。

技术领域

本发明属于电力电子电能变换技术领域，具体涉及一种应用于交直流混合微网的多模式电能路由器装置。

背景技术

可再生能源高速发展、信息智能技术深度融合以及交直流混合微网用能的多样化需求使得能源生产、分配及消费形式均出现显著变化，呈现出时空异步、多能互补以及智物协同的新趋势，这使得交直流混合微网的平衡、协同、管控必须与之相适应。如何在需求侧通过源网荷储协同、多种能源互补、信息能源耦合实现交直流混合微网的能源绿色高效利用成为全球广为关注的焦点问题。电能路由器是实现微网与配电网的信息交换与电能共享的核心电力电子装置，对该装置的合理设计可以提升分布式发电设备的性能，提高交直流混合微网的稳定性，加强对配电网的支撑作用，提高发电的效率，有效降低资源消耗。

现有电力变换装置的拓扑结构，多数是以传统变换器为主，但其体积大、过于笨重，且负载侧电压易受负载影响，等负载发生较大变化时，会导致负载端电压波动较大。三相STC(Switched Tank Converter)非隔离变换模块负载端电压由电路结构决定，大大简化了控制策略，提高系统的稳定性，每周期6个工作模态，比传统的三相逆变模块有更少的开关动作使得输出电能谐波含量小，在谐振腔的作用下开关管可以达到完全软开通和软关断，极大降低了开关损耗，使电能变换效率大大提高，电压电流应力小，具有可持续性和环保性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种应用于交直流混合微网的多模式电能路由器装置。

本发明技术方案如下：

一种应用于交直流混合微网的多模式电能路由器装置，包括三相双向整流模块、三相STC非隔离变换模块、全桥直流双向变换模块、三相谐振软开关双向逆变模块、单相全桥双向逆变模块、高压直流母线和低压直流母线；

所述的三相双向整流模块的输入端接入10KV配电网，三相双向整流模块的输出端连接所述高压直流母线，所述全桥直流双向变换模块的输入端和所述三相STC非隔离变换模块的输入端分别连接高压直流母线，全桥直流双向变换模块的输出端连接直流负载、分布式直流发电设备或储能设备，三相STC非隔离变换模块的输出端分别连接所述低压直流母线，所述三相谐振软开关双向逆变模块的输入端和单相全桥双向逆变模块的输入端连接低压直流母线，三相谐振软开关双向逆变模块的输出端连接三相交流负载、分布式三相交流发电设备或储能设备，单相全桥双向逆变模块的输出端连接单相交流负载、分布式单相交流发电设备或储能设备；

所述的三相STC非隔离变换模块，包括谐振腔模块、开关转换组模块以及控制电路；所述的开关转换组模块的输入端连接高压直流母线，谐振腔模块连接于开关转换组模块；开关转换组模块的输出端连接低压直流母线，高压直流电与低压直流电的电压转换比为(n+1)：1，(n＝1，2，3…)；谐振腔模块包括3n个谐振电容和3n个谐振电感，开关转换组模块包括6n个高频开关管(n＝1，2，3…)；

所述控制电路包括控制器、驱动模块、电源模块和采样模块；所述的采样模块的输入端分别连接高压直流母线和低压直流母线，采样模块的输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接三相STC非隔离变换模块的开关转换组模块，电源模块分别连接至控制器、驱动模块、采样模块；