[发明专利]一种电能路由器及其控制方法

权利要求书

1.一种电能路由器，其特征在于，包括多个功率模块；

每个功率模块包括相互连接的前级变换单元和后级变换单元，所有功率模块前级变换单元串联，构成电能路由器的高压端口，所有功率模块后级变换单元串联和/或并联，构成电能路由器的低压端口。

2.根据权利要求1所述的电能路由器，其特征在于，所述功率模块还包括直流支撑电容(13)，所述直流支撑电容(13)并联在前级变换单元和后级变换单元之间。

3.根据权利要求2所述的电能路由器，其特征在于，所述前级变换单元包括与二极管反并联的第一可关断器件(1)、第二可关断器件(2)、第三可关断器件(3)、第四可关断器件(4)、第五可关断器件(5)、第六可关断器件(6)、第七可关断器件(7)、第八可关断器件(8)、高压侧电容(9)、谐振电感(10)、高频变压器(11)和谐振电容(12)；

所述第一可关断器件(1)和第二可关断器件(2)串联，构成第一桥臂，所述第三可关断器件(3)和第四可关断器件(4)串联，构成第二桥臂，所述第一桥臂、第二桥臂和高压侧电容(9)并联；

所述第五可关断器件(5)和第六可关断器件(6)串联，构成第三桥臂，所述第七可关断器件(7)和第八可关断器件(8)串联，构成第四桥臂，所述第三桥臂、第四桥臂和直流支撑电容(13)并联；

所述谐振电感(10)一端连接第一桥臂的中点，其另一端连接高频变压器(11)原边绕组的一端，所述高频变压器(11)原边绕组的另一端通过谐振电容(12)连接第二桥臂的中点；所述高频变压器(11)副边绕组的一端连接第三桥臂的中点，其另一端连接第四桥臂的中点。

4.根据权利要求2所述的电能路由器，其特征在于，所述后级变换单元包括与二极管反并联的第十四可关断器件(14)、第十五可关断器件(15)、第十六可关断器件(16)、第十七可关断器件(17)、滤波电感(18)、滤波电感(19)和低压侧电容(20)；

所述第十四可关断器件(14)和第十五可关断器件(15)串联，构成第五桥臂，所述可第十六关断器件(16)和第十七可关断器件(17)串联，构成第六桥臂，所述第五桥臂、第六桥臂和低压侧电容(20)并联；

所述滤波电感(18)的一端连接第五桥臂的中点，所述滤波电感(19)的一端连接第六桥臂的中点，所述滤波电感(18)的另一端与滤波电感(19)的另一端连接，作为后级变换单元的正极端口，所述低压侧电容(20)的一端连接正极端口，其另一端连接后级变换单元的负极端口。

5.根据权利要求3所述的电能路由器，其特征在于，所述前级变换单元的电压增益按下式确定：

式中，M(f_s^*,Q)为前级变换单元的电压增益；f_s^*为标幺化的开关频率，且f_s为前级变换单元的开关频率，f_r1为谐振电感(10)和谐振电容(12)的谐振频率，且L_r为谐振电感(10)的电感值，C_r为谐振电容(12)的电容值；Q为谐振电感(10)和高频变压器(11)的品质因数，且M_max为前级变换单元的电压增益最大值，K为谐振电感之比，且K＝L_r/L_m，L_m为高频变压器(11)的励磁电感值。

6.根据权利要求1所述的电能路由器，其特征在于，所述电能路由器的高压端口通过正极直流母线和负极直流母线直流系统接入高压直流系统，所述电能路由器的低压端口通过正极直流母线和负极直流母线直流系统接入低压直流系统。

7.根据权利要求6所述的电能路由器，其特征在于，所述电能路由器接入对称单极直流系统时，所述电能路由器的高压端口或低压端口的中点处接地；

所述电能路由器接入单向偏置直流系统时，所述电能路由器所连接的正极直流母线或负极直流母线接地。