[发明专利]一种基于立体心式多绕组变压器的混合式电能路由器

权利要求书

1.一种立体心式多绕组变压器，其特征在于：

包括三柱立体磁路结构和四个绕组；

所述三柱立体磁路结构包括三个铁心柱、上铁轭和下铁轭；

所述三个铁心柱在空间上对称；

相邻两个铁心柱的上端连接设置有所述上铁轭，相邻两个铁心柱的下端连接设置有所述下铁轭；

四个绕组为高压绕组W1、串联绕组W2、低压绕组W3和并联绕组W4；

所述低压绕组W3和所述并联绕组W4绕设于同一个铁心柱，所述高压绕组W1和所述串联绕组W2分别绕设于另外两个心柱。

2.根据权利要求1所述的立体心式多绕组变压器，其特征在于：所述铁心柱、所述上铁轭和所述下铁轭均是由若干硅钢片或非晶合金材料薄板叠装而成。

3.一种基于立体心式多绕组变压器的混合式电能路由器，其特征在于：包括3台权利要求1或2所述的立体心式多绕组变压器、串联变流器、并联变流器和控制器；

3台立体心式多绕组变压器的高压绕组采用三角型联结或星型联结方式形成中高压交流端口，低压绕组采用星型联结方式或星型联结方式形成低压三相交流端口，串联绕组采用星型联结方式与所述串联变流器的交流侧相连，并联绕组采用星型联结方式与所述并联变流器的交流侧相连；

所述串联变流器和所述并联变流器的直流侧相连，形成低压直流端口；

所述控制器控制连接所述串联变流器和所述并联变流器。

4.根据权利要求3所述的基于立体心式多绕组变压器的混合式电能路由器，其特征在于：

所述串联变流器包括DC/AC功率变换模块和LC滤波器，所述DC/AC功率变换模块的交流侧与所述LC滤波器的电感端连接；所述LC滤波器的电容端与星型联结的串联绕组W2相连。

5.根据权利要求4所述的基于立体心式多绕组变压器的混合式电能路由器，其特征在于：所述DC/AC功率变换模块采用三相两电平拓扑、三相三电平拓扑或三相模块化多电平拓扑；所述DC/AC功率变换模块的拓扑结构采用的开关器件为带续流二极管的Si-IGBT、Si-MOSFET或者SiC-MOSFET。

6.根据权利要求3所述的基于立体心式多绕组变压器的混合式电能路由器，其特征在于：所述并联变流器包括AC/DC功率变换模块和滤波器，所述AC/DC功率变换模块的交流侧与所述滤波器的电感一端连接，所述滤波器的电感的另一端与星型联结的并联绕组W4相连；所述并联变流器的滤波器采用L型、LC型或LCL型滤波器。

7.根据权利要求6所述的基于立体心式多绕组变压器的混合式电能路由器，其特征在于：所述AC/DC功率变换模块采用三相两电平拓扑、三相三电平拓扑或三相模块化多电平拓扑；所述AC/DC功率变换模块的拓扑结构采用的开关器件为带续流二极管的Si-IGBT、Si-MOSFET或者SiC-MOSFET。

8.一种基于权利要求3-7任一项所述的基于立体心式多绕组变压器的混合式电能路由器的配电系统，其特征在于：

所述基于立体心式多绕组变压器的混合式电能路由器的中高压交流端口连接到中高压配电网，低压交流端口通过交流母线连接交流负荷终端、交流型储能装置以及交流型新能源发电装置，低压直流端口通过直流母线连接直流负荷终端、直流型储能装置以及直流型新能源发电装置。

9.一种基于权利要求8所述的混合式电能路由器的配电系统的控制方法，其特征在于：

所述控制器采用直接控制和间接控制两种方式控制所述串联变流器和并联变流器；

采用直接控制方式控制所述串联变流器和并联变流器的方法是：

以10kV交流电网电流基波分量和低压直流母线电压为控制变量，将所述串联变流器控制为正弦电流源；以低压交流电网电压基波分量为控制变量，将所述并联变流器控制为正弦电压源；

采用间接控制方式控制所述串联变流器和并联变流器的方法是：

以10kV交流电网电压波动量和畸变量为控制变量，将所述串联变流器控制为非正弦电压源；以低压交流电网电流无功量、畸变量和低压直流母线电压为控制变量，将所述并联变流器控制为非正弦电流源。