能量路由器主電路拓撲和供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變換器技術(shù)領域，具體而言，涉及一種能量路由器主電路拓撲和供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著越來越多的分布式能源應用到電網(wǎng)中，未來電網(wǎng)面臨諸多新的挑戰(zhàn)，為了解決未來電網(wǎng)所面臨的諸多挑戰(zhàn)提出了能源互聯(lián)網(wǎng)。在能源互聯(lián)網(wǎng)中，能量路由器作為其關鍵設備，應該滿足電能變換、通信和分布式電網(wǎng)智能化等要求。電力電子變換器是實現(xiàn)能量自主分配和管理的基礎，故電力電子變換器拓撲可以用作能量路由器主電路拓撲，其中，基于固態(tài)變壓器的主電路拓撲是最有前途的能量路由器主電路拓撲。
[0003]固態(tài)變壓器采用中頻或者高頻的變壓器來取代傳統(tǒng)的功率變壓器，其體積和重量相對傳統(tǒng)的功率變壓器均有顯著的減少。固態(tài)變壓器是電力電子變換器裝置，具有一些傳統(tǒng)的功率變壓器所不具有的潛在功能，比如功率流控制，電壓跌落補償和故障電流限制等。此外，固態(tài)變壓器還提供了用于分布式能源集成的各種接口。
[0004]所有的固態(tài)變壓器拓撲均提供有高壓交流(High Voltage Ac Current，簡稱為HVAC)和低壓交流(Low Voltage Ac Current，簡稱為LVAC)兩個交流端口。有些固態(tài)變壓器拓撲還為直流母線和分布式能源提供了中壓直流(Middle Voltage Direct Current，簡稱為MVDC)或者低壓直流(Low Voltage Direct Current，簡稱為LVDC)端口。有些固態(tài)變壓器拓撲在高壓端采用模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，簡稱為MMC)結(jié)構(gòu)，由此獲得一個高壓直流(High Voltage Direct Current，簡稱為HVDC)端口，因此，與原有的固態(tài)變壓器拓撲相比具有四個端口，即高壓直流HVDC端口，高壓交流HVAC端口，低壓直流LVDC端口以及低壓交流LVAC端口。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的能量路由器主電路拓撲(比如固態(tài)變壓器拓撲)中高壓端的模塊化多電平變換器MMC通常是基于兩電平子模塊的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將會增加能量路由器主電路拓撲中總的子模塊數(shù)和與子模塊相關的其它元器件數(shù)，導致能量路由器主電路拓撲結(jié)構(gòu)復雜，增加成本。
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的能量路由器主電路拓撲結(jié)構(gòu)復雜的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的主要目的在于提供一種能量路由器主電路拓撲和供電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的能量路由器主電路拓撲結(jié)構(gòu)復雜的問題。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種能量路由器主電路拓撲。
[0009]該能量路由器主電路拓撲包括:高壓直流端口和高壓交流端口，位于能量路由器主電路拓撲的高壓端，其中，高壓端采用基于三電平子模塊的模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)，模塊化多電平變換器由三電平子模塊級聯(lián)構(gòu)成。
[0010]進一步地，三電平子模塊的個數(shù)由高壓端的電壓以及能量路由器主電路拓撲中的開關器件的耐壓等級確定。
[0011]進一步地，能量路由器主電路拓撲還包括:低壓直流端口和低壓交流端口，位于能量路由器主電路拓撲的低壓端。
[0012]進一步地，低壓端采用三相兩電平結(jié)構(gòu)。
[0013]進一步地，能量路由器主電路拓撲還包括:隔離單元，其中，隔離單元位于高壓端和低壓端之間，用于實現(xiàn)高壓端與低壓端的電氣隔離。
[0014]進一步地，隔離單元包括:至少一個隔離子模塊，其中，隔離子模塊的個數(shù)與三電平子模塊的個數(shù)相同。
[0015]進一步地，隔離子模塊包括:DC/AC轉(zhuǎn)換器；變壓器；以及AC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0016]進一步地，DC/AC轉(zhuǎn)換器采用主動中點箝位三電平結(jié)構(gòu)。
[0017]進一步地，AC/DC轉(zhuǎn)換器采用兩電平H橋結(jié)構(gòu)。
[0018]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)包括本發(fā)明提供的任意一種能量路由器主電路拓撲。
[0019]通過本發(fā)明，能量路由器主電路拓撲高壓端包括高壓直流HVDC端口、高壓交流HVAC端口，且高壓端采用基于三電平子模塊的模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)，其中，模塊化多電平變換器結(jié)構(gòu)由三電平子模塊級聯(lián)而成，在實現(xiàn)能量路由器主電路拓撲具有多個端口的基礎上，即高壓直流HVDC端口、高壓交流HVAC端口、低壓直流LVDC端口以及低壓交流LVAC端口，減少了能量路由器主電路拓撲中總的子模塊數(shù)和與子模塊相關的元器件數(shù)。通過本發(fā)明，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的能量路由器主電路拓撲結(jié)構(gòu)復雜的問題，進而達到了簡化結(jié)構(gòu)，降低成本的效果。
【附圖說明】
[0020]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的能量路由器主電路拓撲結(jié)構(gòu)圖；以及
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的能量路由器主電路拓撲結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0024]為了使本技術(shù)領域的人員更好地理解本申請方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0025]需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施例。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設備固有的其它步驟或單元。
[0026]本發(fā)明旨在提供一種能量路由器主電路拓撲和供電系統(tǒng)。
[0027]本發(fā)明實施例提供了一種能量路由器主電路拓撲，圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的能量路由器主電路拓撲結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，該能量路由器主電路拓撲采用單相電壓供電。具體地，該能量路由器主電路拓撲可以分為三部分:高壓級部分、低壓級部分以及位于高壓級和低壓級之間的隔離級部分。
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