[实用新型]一种电能路由器

说明书

本实用新型公开了一种电能路由器，包括：三个相单元；每个相单元包括两个串联连接的桥臂单元，两个桥臂单元串联的连接点形成对应相单元的高压交流端口；各个高压交流端口分别与对应相的交流电源连接；三个相单元并联连接以形成高压直流端口；每个桥臂单元由桥臂电抗器、功率模块单元和多个混合交流子模块串联连接组成；每个相单元中通过接入不同数量的混合交流子模块以形成对应相单元的不同电压等级交流端口。本实用新型实现各电气连接端口间传递功率的控制，桥臂能量均衡以及子模块电容均压控制，可以一体化提供高压、中压和低压交直流电气端口，提升设备功率密度和用能效率。

技术领域

本实用新型涉及多端口交-直流电力变换及能量传递技术领域，具体涉及一种电能路由器。

背景技术

电能路由器具备有功无功独立调节，控制灵活等技术优势，可以实现多电压等级交、直流电力变压变换和多系统能量互联，为可再生能源和交直流负荷直接提供并网和供电端口，是提升可再生能源接纳能力、增强电网稳定性和灵活性、支撑能源转型的重要手段。现有的电能路由器需要将电能先进行整流，再直流变压，最后进行逆变，属于三级变换，由于电能的变换级数多，导致设备运行效率低，并且直接导致设备所需子模块和功率器件数量多，导致设备成本高和体积大。

实用新型内容

因此，本实用新型提供一种电能路由器，从而解决现有的电能路由器电能变换级数多，无法保证设备运行效率的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供一种电能路由器，包括：三个相单元；每个相单元包括两个串联连接的桥臂单元，两个所述桥臂单元串联的连接点形成对应相单元的高压交流端口；各个高压交流端口分别与对应相的交流电源连接；三个相单元并联连接以形成高压直流端口；每个桥臂单元由桥臂电抗器、功率模块单元和多个混合交流子模块串联连接组成；每个相单元中通过接入不同数量的混合交流子模块以形成对应相单元的不同电压等级交流端口。

在一实施例中，所述功率模块单元包括多个串联连接的功率子模块；所述功率子模块包括半桥型子模块或全桥型子模块。

在一实施例中，每个桥臂单元还串联连接有多个混合直流子模块；通过接入不同数量的混合直流子模块以形成不同电压等级直流端口。

在一实施例中，所述电能路由器还包括控制器，所述控制器与各个直流端口、交流端口、各个所述功率子模块、混合直流子模块以及混合交流子模块连接，用于控制各个子模块的工作状态，以实现多个不同电压等级直流端口或多个不同电压等级交流端口输出电压的变换。

在一实施例中，多个所述混合直流子模块的直流输出端之间以串联、并联、串并混联中的任意一种连接方式连接；所述相单元中多个混合交流子模块的交流输出端之间以串联、并联、串并混联中任意一种连接方式连接。

在一实施例中，所述半桥型子模块包括直流电容器、两个IGBT器件、电阻和晶闸管，其中，两个IGBT器件串联连接，形成IGBT器件串联支路；所述IGBT器件串联支路、电阻和直流电容器并联连接；所述晶闸管与两个IGBT器件的任意一个并联连接，所述晶闸管的阳极与所述直流电容器的负极连接，阴极与并联连接的所述IGBT器件的集电极并联连接，所述晶闸管的阴极引出半桥型子模块的正极输出，阳极引出半桥型子模块的负极输出。

在一实施例中，所述全桥型子模块包括直流电容器、四个IGBT器件、电阻，其中，四个IGBT器件两两串联连接，形成两个IGBT器件串联支路；两个IGBT器件串联支路、电阻和直流电容器并联连接，所述两个IGBT器件串联支路中串联连接点分别作为全桥型子模块正极输出和负极输出。