[发明专利]一种具有高频均压汇集母线的多端口能量路由器

说明书

本申请提供一种具有高频均压汇集母线的多端口能量路由器。所述多端口能量路由器包括k个多端口模组，每个多端口模组至少包括两个功率模块和一个电气隔离模块，每个功率模块包括至少两个接口，其中一个是交流接口，除交流接口的其他接口构成所述多端口模组的i个功率端口；电气隔离模块包括至少三个隔离接口，相互之间具备电气隔离功能，一个隔离接口连接所述功率模块的交流接口，至少一个隔离接口构成多端口模组的j个均压端口；k个多端口模组的均压端口并联连接，形成多端口能量路由器的j个高频均压汇集母线，电气隔离模块的其余端口悬空。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及一种具有高频均压汇集母线的多端口能量路由器。

背景技术

能量路由器作为未来交直流配电网一种用于实现电力系统电能交换的设备，对实现不同电能形式配电系统的优化运行，具有重要的作用和意义。

能量路由器的核心是电力电子变压器，它是一种基于电力电子技术设计的，可以实现潮流分配、电压改善、电网监控和故障隔离等功能的智能设备。根据中/高压电能形式，电力电子变压器还分为交流电力电子变压器和直流电力电子变压器，其中，直流电力电子变压器也简称直流变压器。

在电力系统中，为实现中/高压至低压的变换，受开关管器件应力和成本的影响，电力电子变压器多采用多个模组输入串联输出并联的结构，即ISOP结构实现，此时电力电子变压器仅为两端口变换器，低压侧电压仅构成一种电压形式的电能接口，连接低压直流母线。

为使能量路由器输出获得更多电压等级和形式的电能，如常用的三相380V交流电、375V直流电、220V直流二次电源、110V直流二次电源等，能量路由器除配备一台ISOP结构的电力电子变压器外，还需要再在低压直流母线上设置额外的DC/DC、DC/AC等变换器设备。这些额外设置的DC/DC或DC/AC设备，一般都含有自己的启动电路、隔离断路器、霍尔检测等设备，为降低系统复杂性和成本，一般也只能设置有限数目的DC/DC和DC/AC设备，导致能量路由器仅有有限的输出端口，供电形式较集中。

同时，外置DC/DC或DC/AC设备，仍然会再次构建一条相应电压等级的直流或交流母线，当系统中有光伏、风电、储能和其他一些基于开关电源的低压电器设备时，这些设备一般还会进一步增加相应的DC/DC或DC/AC设备才能接入系统。这一概念限制了现有分布式供电系统的应用意义，不利于储能和可再生能源等设备对配电系统的接入。

此外，由于低压直流母线并联连接，低压侧设备出现故障时故障将波及母线上的其他设备，严重时导致能量路由器停止运行。

另一方面，已有专利CN202010005621提出一种链式多端口并网接口装置，该装置可以将中/高压母线变换为多个不同电压等级和电能形式的、彼此具有电气隔离端口。该方案利用公共高频母线，除解决了传统拓扑的上述缺陷之外，还解决传统多端口能力路由器拓扑不同端口之间的功率均衡问题。但该方法公共高频母线上的各个端口均需配置独立的高频(相对于工频)变压器，高频变压器数量众多。这造成以下问题：1.每台高频变压器的容量必须达到端口额定容量，成本较高；2.铁芯损耗较高，且各端口之间的功率传输必经过两台高频变压器，铜损较大；3.高频变压器总体积较大，影响多端口能量路由器的功率密度。

发明内容

本申请实施例提供一种具有高频均压汇集母线的多端口能量路由器，包括k个多端口模组，k为≥2的整数；每个所述多端口模组至少包括两个功率模块和一个电气隔离模块，每个所述功率模块包括至少两个接口，其中一个是交流接口，除所述交流接口的其他接口构成所述多端口模组的i个功率端口；所述电气隔离模块包括至少三个隔离接口，相互之间具备电气隔离功能，一个所述隔离接口连接所述功率模块的交流接口，至少一个所述隔离接口构成所述多端口模组的j个均压端口；k个所述多端口模组的均压端口并联连接，形成所述多端口能量路由器的j个高频均压汇集母线，所述电气隔离模块的其余端口悬空。

根据一些实施例，所述的多端口能量路由器，还包括设备，所述设备并联连接在所述多端口模组的高频均压汇集母线。