[发明专利]一种能量路由器及其控制方法

说明书

本发明提供了一种能量路由器及其控制方法，装置包括并联变压器、串联变压器、第一端口、第二端口、第一交直流变换单元以及第二交直流变换单元；并联变压器的原边接第一端口，其副边接第一交直流变换单元的交流输入端；串联变压器的原边串联接入第一端口与第二端口之间，其副边接第二交直流变换单元的交流输入端，串联变压器原边并联旁路开关；第一交直流变换单元和第二交直流变换单元的直流侧并联之后接入第三端口。本发明所提供的技术方案，通过控制串联变压器的原边电压就可以调节第一端口和第二端口的潮流。同交流变‑直‑交的方式相比，调节相同功率的潮流，本方案的第一交直流变换单元和第二交直流变换单元的设备容量可以减少70%~90%。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种能量路由器及其控制方法。

背景技术

现有中压能量路由器主要包括两大类，一类为电力电子变压器，一类为采用交直流变换单元将交流变为直流，通过直流变压器将中压直流变为低压直流，再通过交直流变换单元将直流变为交流。该类方式在中低压交直流微网中大量使用。

随着现代电力电子技术的发展，由于单管功率半导体器件的耐压等级相对有限，其应用和发展受到了极大的限制。

功率半导体器件通过组成子模块（或称为功率单元），再进行级联使用构成换流链，可容易满足模块的电压等级要求，与其他方案相比是性价比较高的方式。但一旦换流链承受过电压，或换流链的子模块之间存在电压不均的问题，会造成个别子模块电压过高，甚至由于过压损坏。故障扩大后会导致整个换流链故障损坏。

受限于功率半导体器件的耐压等级、设备造价、设备占地等因素，上述两类方式都只适用于中低压电网，不适用于110kV及以上的交流电网。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种能量路由器及其控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种能量路由器，包括：

至少一个并联变压器；

至少一个串联变压器；

以及第一端口、第二端口、第三端口、第一交直流变换单元、第二交直流变换单元；

所述并联变压器的原边接第一端口，其副边接第一交直流变换单元的交流输入端；所述串联变压器的原边串联接入第一端口与第二端口之间，其副边接第二交直流变换单元的交流输入端，所述串联变压器的原边并联旁路开关；

所述第一交直流变换单元和第二交直流变换单元的直流侧并联之后接入第三端口，所述第一、二端口为交流端口，第三端口为直流端口。

进一步的，所述第一端口和第二端口为三相交流端。

进一步的，所述第一交直流变换单元和第二交直流变换单元采用模块化多电平拓扑结构或三相桥拓扑结构。

进一步的，还包括第四端口，所述第四端口通过直流变换单元与第三端口相连，所述第三端口接直流变换单元的高压接入端，直流变换单元的低压输出端接第四端口。

进一步的，还包括第五端口，所述第五端口通过第三交直流变换单元与第三端口相连，所述第三端口接第三交直流变换单元的直流输入端，第三交直流变换单元的交流输出端接第五端口。

进一步的，还包括与第三端口相连的负载。

更进一步的，还包括第一开关与第二开关，所述第一端口和串联变压器的原边之间串联接入第一开关，所述的第一开关和串联变压器原边之间并联接入第二开关。

一种能量路由器的控制方法，包括以下步骤：

检测第一端口和第二端口处的电流频率和电压相位；

当所述第一端口与第二端口的电流频率以及电压相位相同时，使第一开关处于合位，第二开关处于分位；

当所述第一端口与第二端口的电流频率以及电压相位不同时，先断开第一开关，后闭合第二开关。