[发明专利]一种电能路由器功率模块和电能路由器

权利要求书

1.一种电能路由器功率模块，其特征在于，包括多绕组高频变压器、缓冲支路、高频变流器、直流接口电路和交流接口电路；

多绕组高频变压器的n₁个绕组中，每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与直流接口电路的直流正、负极端子相连，直流接口电路的另外两个端子构成直流端口；

多绕组高频变压器的n₂个绕组中，每个绕组的一个端子与一个缓冲支路的一个端子相连，缓冲支路的另一个端子与高频变流器的交流正端子相连，高频变流器的交流负端子与绕组的另一个端子相连，高频变流器的直流正、负极端子分别与直流电容C的正负极相连，直流电容C的正负极分别与交流接口电路的直流正、负极端子相连，交流接口电路的交流正、负端子构成交流端口。

2.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：

所述多绕组高频变压器的总绕组数n可以是两绕组、三绕组、至N绕组；n＝n₁+n₂；所述多绕组高频变压器的频率是几百赫兹至几百千赫兹范围内的任一频率；

所述高频变流器的相数是单相、两相、至m相，每相依次相移360°/m；m≥1；所述高频变流器为半桥或全桥电路；所述高频变流器是两电平、三电平或者多电平；

所述缓冲支路可以是LC串联谐振支路或单L支路，缓冲支路中的电感可以是变压器绕组的漏感。

3.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：

所述直流接口电路包括直连导线和直流/直流变流器；所述直流/直流变流器是两电平单相半桥、三电平或多电平单相半桥；

所述交流接口电路包括交流/直流变流器；所述交流/直流变流器是两电平单相全桥、三电平或多电平单相全桥、m-1相m线制半桥，m-1相m线制半桥可以是两电平、三电平或多电平。

4.根据权利要求1所述的电能路由器功率模块，其特征在于：

所述两电平单相半桥电路包括两个功率开关管S₁、S₂，功率开关管S₁和S₂串联形成桥臂，桥臂中点和桥臂下端分别引出构成交流正端子和交流负端子，桥臂上端和桥臂下端分别引出构成直流正极端子和直流负极端子；

所述两电平单相全桥电路由两个单相半桥并联构成；两个单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个半桥的中点分别引出构成交流正、负端子；

所述三电平单相半桥电路包括四个功率开关管S₁、S₂、S₃、S₄和两个二极管D₁、D₂，功率开关管S₁和S₂串联形成桥臂1，功率开关管S₃和S₄串联形成桥臂2，桥臂1和桥臂2串联形成桥臂3，桥臂3的中点引出构成交流负端子，二极管D₁的正极与二极管D₂的负极相连形成桥臂4，桥臂4的中点引出构成交流负端子，桥臂4的正、负极分别与桥臂2和桥臂1的中点相连，直流电容C₁的负极与直流电容C₂的正极相连且连接点与桥臂4的中点相连，桥臂3的上、下端分别与直流电容C₁的正极和C₂的负极相连后引出构成直流正、负极端子；

所述三电平单相全桥电路由两个三电平单相半桥并联构成，两个三电平单相半桥的直流正、负极端子分别并联连接，两个三电平半桥的桥臂4的中点和两个直流电容的连接点连接在一起，桥臂3的中点分别引出构成交流正、负端子；

所述功率开关管可以是二极管或IGBT、MOSFET等其它任意全控型开关器件。