[发明专利]一种链式多端口并网接口装置及控制方法

说明书

本发明公开一种链式多端口并网接口装置，包含一个换流链，所述换流链由至少两个子模块单元同向串联连接，所述链式多端口并网接口装置还包括至少一个直流变换器、至少一个直‑交变换器，直流变换器的一端与子模块单元的直流端连接，另一端定义为并网接口装置的直流交互端口，直‑交变换器的直流电连接端与子模块单元的直流端连接，交流电连接端定义为并网接口装置的交流交互端口，本发明还包括使用上述链式多端口并网接口装置的控制方法。本发明的链式多端口并网接口装置为低压电源、负荷以及储能单元的接入提供多个相互独立的端口，实现即插即用，大大降低实现难度以及成本。

技术领域

本发明属于电力电子变流器领域，特别涉及一种链式结构的多端口并网接口装置及控制方法。

背景技术

近年来分布式发电技术的不断进步以及电力电子技术的日益成熟，分布式发电在电网中的应用范围越来越广泛，且逐渐成为大电网的有效补充，分布式电源、负荷以及储能装置构成微网，众多分布式电源、负荷以及储能装置的类型不同，包含直流或交流，电压等级、容量也不相同，如何将上述单元经济、有效地接入，进行统一管理是较难解决的问题。现有技术中公开的技术方案包括以下几种，现有技术1：硕士论文面向能源互联网的多端口双向能量路由器研究，王雨婷，北京交通大学中给出了传统的解决方案。上述论文中的图1-7给出了直流微电网的基本结构，该结构复杂，其中存在大量的DC/DC和DC/AC变换器，为了体现直流输电优势，通常直流母线为中压等级，如35kV/10kV,而分布式电源的电压范围为200～1000V，这种情况下，需要高变比的直流变压器或者高变比的交直流变换器，成本较高，这种方式还存在可靠性的弊端，当直流母线发生故障或挂在直流母线上的设备发生故障时，同母线的设备都会受到影响，需要配置直流断路器对故障进行隔离。现有技术2：硕士论文基于级联型电力电子变压器的楼宇微网研究，黄双萍，湖南大学中提出了另外一种解决方案，上述论文中的图1-7与1-8描述了该解决方案的思路，图1-8给出了一个由高压交流变换为低压直流的变换器的结构，该拓扑结构的主要优势是避免使用高压直流母线，也不再需要大量的高变比的变换器，相当于是用一台大容量的变换器替代了众多小容量的变换器，但该拓扑结构仅仅可提供一个低压的直流端口，低压的交流端口需要再经过一个DC/AC变换器，从图1-7可知，直流端口可以构成直流母线，交流端口构成交流母线，大量的分布式电源再通过变换器连接到直流端口。这种结构的主要弊端在于：(1)结构复杂：图1-8的变换器主要作用是提供直流母线端口，该变换器本身复杂度很高，链式结构的后级需要大量的DC/DC变换器，变换器输出侧直接并联，控制上复杂度高，低压的交流母线端口是由直流母线端口逆变而来，电能来源于直流母线，占用了直流母线的用电容量，交直流用电并未完全解耦，同样增加了协调控制的难度(2)环节多，效率低：效率是电力电子设备的关键指标，图1-8中的结构存在多个环节的电力电子变换器，设备整体效率低。(3)设备可靠性低：链式结构的后级需要大量的DC/DC变换器，变换器输出侧并联，不利于故障隔离，一旦低压直流母线发生故障，将影响到前级所有的DC/DC变换器以及后级的DC/AC逆变器。

现有技术的本质缺陷在于，端口单一，使用单一端口去兼容各个类型不同的单元导致复杂度高，性价比低；上述方案均存在直流母线，故障难隔离，可靠性低。

发明内容

本发明旨在解决上述方案的不足，为低压电源、负荷以及储能单元的接入提供多个相互独立的端口，使各个低压的单元高可靠性的接入高压交流电网，实现即插即用，大大降低实现难度以及成本。

为了达到上述目的，本发明提供一种链式多端口并网接口装置，具体如下：