[发明专利]基于LCC-MMC的能量路由系统及直流故障保护方法

权利要求书

1.一种基于LCC-MMC的能量路由系统，其特征在于：所述系统的拓扑包括电网相控换流器LCC、模块化多电平变换器MMC、储能装置BESS、改进型混合直流断路器DCCB和直流母线；所述电网相控换流器LCC为双十二脉波整流装置，由两组三相桥式六脉波整流器串联得到；所述模块化多电平换流器MMC为三相六桥臂结构，每个桥臂包含n个子模块和一个桥臂电感，子模块为半桥结构且包含子模块电容；所述储能装置BESS为蓄电池组，每个子模块在传统半桥结构的基础上分散式通过双向Buck/Boost储能变换器连接蓄电池，以实现对蓄电池充放电的独立控制；所述改进型混合直流断路器DCCB与直流母线相连，分为主支路与能量耗散支路两部分。

2.根据权利要求1所述的一种基于LCC-MMC的能量路由系统，其特征在于：所述三相桥式六脉波整流器包括第一晶闸管V_T1、第二晶闸管V_T2、第三晶闸管V_T3、第四晶闸管V_T4、第五晶闸管V_T5、第六晶闸管V_T6、在每相上设置的3个等值电感L和滤波电感L_d；晶闸管开通需要具备正向电压和触发脉冲信号，关断时需利用反向电压将晶闸管电流下降至零，晶闸管根据编号V_T1-V_T6循环导通；所述三相六桥臂结构中的每相桥臂均分为上桥臂和下桥臂两部分，每相上桥臂由n个子模块和抑制环流和缓冲故障电流的第一上桥臂电感L_p1、第二上桥臂电感L_p2、第三上桥臂电感L_p3串联构成，每相下桥臂由n个子模块和抑制环流和缓冲故障电流的第一下桥臂电感L_n1、第二下桥臂电感L_n2、第三下桥臂电感L_n3串联构成，两个桥臂电感的连接点构成对应相桥臂的输出端；所述储能装置BESS由每个子模块通过双向Buck/Boost储能变换器形成储能端口与蓄电池相连，能够实现对电池充放电的独立控制，且每个子模块都有吸收或补偿有功功率的能力，将储能端口作为第三个端口，所形成的储能型模块化多电平换流器MMC-BESS视为连接交流系统、高压直流系统和低压储能系统的三端口结构，能量可在任意两端口之间流动。

3.根据权利要求2所述的一种基于LCC-MMC的能量路由系统，其特征在于：所述储能型模块化多电平换流器MMC-BESS的子模块分为MMC侧和电池侧；所述MMC侧采用半桥子模块结构，由第一IGBT器件Q₁、第一IGBT器件Q₂分别并联第一反向二极管D₁、第二反向二极管D₂，最后通过子模块电容C_i构成；所述电池侧由一个双向Buck/Boost储能变换器、电池滤波电感L_f与电池组构成；所述双向Buck/Boost储能变换器在电池和子模块电容之间提供双向潮流，既能作为Buck变换器又能作为Boost变换器；当上开关管第三IGBT器件Q₃导通，下开关管第四IGBT器件Q₄关断时，DC/DC变换器作为Buck变换器工作，电流从子模块电容流向电池，电池处于充电模式；当下开关管第四IGBT器件Q₄导通，上开关管第三IGBT器件Q₃关断时，DC/DC变换器作为Boost变换器工作，电流从电池流向子模块电容，电池处于放电模式；通过控制DC/DC变换器可以更好地利用电池容量，电池既能吸收能量，也能释放能量，能够根据系统能量流动情况进行调整。