[发明专利]一种全方位软开关的交直流混合能量路由器

说明书

一种全方位软开关的交直流混合能量路由器,包括三相双向整流单元、双有源全桥变换单元、全方位零电压软开关单元、交错并联Boost单元、四开关Buck‑Boost单元、单相全桥双向逆变单元、高压直流母线、低压直流母线、霍尔电流采样、电压采样、DSP控制板、驱动电路、辅助电源。本装置中应用于双有源全桥变换器的全方位零电压软开关单元，一个周期分为7个模态，大大减少了双有源全桥变换的开关损耗。新型的结构提升了SST对配电网的支撑及改善电能质量的能力，抽出直流母线使得直流负载、储能装置、光伏设备等能够接入局域能源互联网中，实现区域内分布式设备与配电网间功率交换，同时解决了新能源就地消纳问题，为电力经济优化打下了硬件基础。

技术领域

本发明属于能源互联网领域和电力电子电能变换技术领域，具体涉及一种全方位软开关的交直流混合能量路由器装置。

背景技术

随着互联系统的网络结构越来越复杂、系统容量不断上升能够实现大区域、多能源间优化配置实现更好的经济性，同时给电网的安全运行带来了安全隐患。其次，随着新能源在电网中渗透率的不断提高，光伏发电、风力发电等新型能源设备具有分布广、容量小、不稳定、交直流源混合等特点。电力系统在发电、输电、配电、用电等部分均融入电力电子设备，电力电子化的电力系统已成为未来电力系统发展趋势。固态变压器具有高频化和电力电子化两个特点，带来的体积小，质量小，可控性强等优势，使其成为未来电力系统中不可忽视的重要设备之一。

目前的以固态变压器为核心的变换装置，由于其拓扑简单，在电能变换的过程中能量损失较大，不能满足当今对能量路由器的高效率，高功率密度，低损耗的要求；传统固态变压器的控制方法单一，仅从并网的角度去考虑，而现在可再生能源如光伏发电，风力发电的接入给电网正常运行带来了新的挑战，传统的固态变压器不能很好的胜任。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种全方位软开关的交直流混合能量路由器装置，即在双有源全桥变换器模块增加全方位软开关装置，实现开关管在能量变换过程中的零电压开启和关断。

本发明技术方案如下：

一种全方位软开关的交直流混合能量路由器装置，包括三相双向整流单元、双有源全桥变换单元、全方位零电压软开关单元、交错并联Boost单元、四开关Buck-Boost单元、单相全桥双向逆变单元、高压直流母线、低压直流母线、霍尔电流采样、电压采样、DSP控制板、驱动电路、辅助电源。

所述的三相双向整流单元的输入端接入10KV配电网，三相双向整流单元的输出端连接高压直流母线，双有源全桥变换单元连接高压直流母线，全方位零电压软开关单元作用在双有源全桥变换单元，双有源全桥变换单元的输出端分别连接400V低压直流母线，单相全桥双向逆变单元的输入端连接400V低压直流母线，交错并联Boost单元、四开关Buck-Boost单元的输出端分别连接至400V低压直流母线，分布式发电设备连接交错并联Boost输入端，储能设备连接Buck-Boost单元的输入端；

DSP控制板通过驱动电路连接双有源全桥变换单元、交错并联Boost单元、四开关Buck-Boost单元和单相全桥双向逆变单元；双有源全桥变换单元连接高压直流母线和低压直流母线,高压直流母线和低压直流母线均通过采样电路连接至DSP控制板，辅助电源连接只驱动电路、DSP控制板和采样电路。

所述的三相双向整流单元、双有源全桥变换单元、全方位零电压软开关单元、四开关 Buck-Boost单元和单相全桥双向逆变单元均有正向导通、逆向导通和不导通三种能量流动工作模式，其中，能量从输入端流向输出端为正向导通，能量从输出端流向输入端为逆向导通，没有能量流经为不导通，根据各单元能量流动工作模式不同，形成应用于能源互联网的能源路由器装置的不同工作模式。

所述的全方位零电压软开关双有源全桥变换单元，包括高频逆变模块、高频变压器模块、整流输出模块和软开关模块，它的工作模态分为14个，其中正反向各7个模态，并且相同；