【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电能路由器电能变换，尤其涉及一种电能路由器及其三电平柔性变换方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、构建新型能源体系是实现碳减排的必经之路，其核心表现为对新型能源的大规模开发和利用。以太阳能、风能、储能为主要构成的新型能源正逐步成为当前能源的主要动力，而随着其发电量的不断攀升，提高新能源利用率与保证新型电力系统的稳定运行成为目前的主要目标。电能路由器以电能变换装置为核心，集成通信技术、电力电子变换技术、智能控制以及管理技术，实现局域电网能量的智能管理、分布式能量的高效利用与控制，已成为新型电力系统中的核心装备。
3、现有针对电能路由器的研究主要聚焦于其自身架构、能量管理与功率控制策略，然而，由于电能路由器汇集多种源侧输入端口与荷侧输出端口，不同端口需要多种类型的变换器来实现其功能。一方面，由于每个端口变换器的类型难以统一，这对实现电能路由器即插即用功能带来严峻挑战；另一方面，当一个端口出现故障时，由于缺乏容错能力，往往会造成电能路由器失去部分功能；另外，多种类型的变换器需要单独研发，电能路由器拓扑难以统一，成本居高不下，极大限制了电能路由器的大规模生产应用。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种电能路由器及其三电平柔性变换方法，基于多个三电平anpc(active neutral point clamped,有源中点箝位)变换器搭建电能路由器，将每一三电平an
2、为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种电能路由器。
4、一种电能路由器，包括直流母线和多个并联三电平anpc变换器，每一三电平anpc变换器的直流侧均与直流母线相连，另一侧连接至一柔性开关后作为电能路由器端口；通过切换柔性开关，控制电能路由器端口分别与多种源荷相连；所述多种源荷包括交流源、交流负载、直流源和直流负载。
5、第二方面，本专利技术提供了一种电能路由器三电平柔性变换方法。
6、一种电能路由器三电平柔性变换方法，对第一方面所提出的电能路由器进行三电平柔性变换，包括：
7、当电能路由器端口连接至交流源时，调取多个三电平anpc变换器中的任意三个三电平anpc变换器构成整流器，切换该三个电平anpc变换器的柔性开关连接至交流源，运行并同时采用整流器控制策略控制三个三电平anpc变换器，此时电能路由器端口工作在三相三电平整流模式，交流源向电能路由器的直流母线供电。
8、进一步的技术方案，所述整流器控制策略，为：
9、直流母线电压通过第一pi控制器控制，输出有功参考电流；
10、有功参考电流作为电流环的输入，电流环的三相电流由锁相环锁相并通过第二pi控制器跟踪，输出三相初始调制波；
11、中点电压通过第三pi控制器控制，输出量注入至三相初始调制波中，生成最终调制波；
12、将最终调制波与上下两载波比较输出pwm信号，完成三电平整流调制。
13、进一步的技术方案，还包括：
14、当电能路由器端口连接至交流负载时，调取多个三电平anpc变换器中的任意三个三电平anpc变换器构成逆变器，切换该三个电平anpc变换器的柔性开关连接至交流负载，运行并同时采用逆变器控制策略控制三个三电平anpc变换器，此时电能路由器端口工作在三相三电平逆变模式，电能路由器的直流母线向交流负载供电。
15、进一步的技术方案，所述逆变器控制策略，为：
16、三相电流通过第一pi控制器跟踪，输出三相初始调制波；
17、中点电压通过第二pi控制器控制，输出量注入至三相初始调制波中，生成最终调制波；
18、将最终调制波与上下两载波比较输出pwm信号，完成三电平逆变调制。
19、进一步的技术方案，还包括：
20、当电能路由器端口连接至直流源时，调取多个三电平anpc变换器中的任意一个三电平anpc变换器构成boost变换器，切换该三电平anpc变换器的柔性开关连接至直流源，运行并同时采用boost变换控制策略控制三电平anpc变换器，此时电能路由器端口工作在三电平boost模式，直流源向电能路由器的直流母线供电。
21、进一步的技术方案，所述boost变换控制策略，为：
22、直流母线电压通过第一pi控制器控制，输出电感电流参考值；
23、电感电流参考值通过第二pi控制器跟踪，输出初始占空比；
24、中点电压通过第三pi控制器控制，输出补偿量；
25、将补偿量注入至初始占空比中，经相加和相减分别得到最终的第一、第二占空比，将最终的占空比与载波比较输出pwm信号，完成三电平boost变换，即三电平dc/dc升压变换；其中，第一占空比与载波比较控制三电平anpc变换器中第五开关管的开通与关断，第二占空比与载波比较控制三电平anpc变换器中第六开关管的开通与关断，第一和第五开关管互补导通，第四和第六开关管互补导通，第二开关管始终导通且第三开关管始终关断。
26、进一步的技术方案，还包括：
27、当电能路由器端口连接至直流负载时，调取多个三电平anpc变换器中的任意一个三电平anpc变换器构成buck变换器，切换该三电平anpc变换器的柔性开关连接至直流负载，运行并同时采用buck变换控制策略控制三电平anpc变换器，此时电能路由器端口工作在三电平buck模式，电能路由器的直流母线向直流负载供电。
28、进一步的技术方案，所述buck变换控制策略，为：
29、直流母线电压通过第一pi控制器控制，输出电感电流参考值；
30、电感电流参考值通过第二pi控制器跟踪，输出初始占空比；
31、中点电压通过第三pi控制器控制，输出补偿量；
32、将补偿量注入至初始占空比中，经相加和相减分别得到最终的第一、第二占空比，将最终的占空比与载波比较输出pwm信号，完成三电平buck变换，即三电平dc/dc降压变换；其中，第一占空比与载波比较控制三电平anpc变换器中第一开关管的开通与关断，第二占空比与载波比较控制三电平anpc变换器中第四开关管的开通与关断，第一和第五开关管互补导通，第四和第六开关管互补导通，第二开关管始终导通且第三开关管始终关断。
33、进一步的技术方案，在电能路由器运行过程中，以未运行的三电平anpc变换器作为冗余模块；当任一运行的三电平anpc变换器发生故障时，将故障变换器作为故障模块，切换故障模块对应的柔性开关将故障模块切除，并切换任一冗本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电能路由器，其特征在于，包括直流母线和多个并联三电平ANPC变换器，每一三电平ANPC变换器的直流侧均与直流母线相连，另一侧连接至一柔性开关后作为电能路由器端口；通过切换柔性开关，控制电能路由器端口分别与多种源荷相连；所述多种源荷包括交流源、交流负载、直流源和直流负载。
2.一种电能路由器三电平柔性变换方法，对如权利要求1所提出的电能路由器进行三电平柔性变换，其特征在于，包括：
3.如权利要求2所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，所述整流器控制策略，为：
4.如权利要求2所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，还包括：
5.如权利要求4所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，所述逆变器控制策略，为：
6.如权利要求2所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，还包括：
7.如权利要求6所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，所述Boost变换控制策略，为：
8.如权利要求2所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，还包括
9.如权利要求8所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，所述Buck变换控制策略，为：
10.如权利要求5所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，在电能路由器运行过程中，以未运行的三电平ANPC变换器作为冗余模块；当任一运行的三电平ANPC变换器发生故障时，将故障变换器作为故障模块，切换故障模块对应的柔性开关将故障模块切除，并切换任一冗余模块的柔性开关将冗余模块接入。
...【技术特征摘要】
1.一种电能路由器，其特征在于，包括直流母线和多个并联三电平anpc变换器，每一三电平anpc变换器的直流侧均与直流母线相连，另一侧连接至一柔性开关后作为电能路由器端口；通过切换柔性开关，控制电能路由器端口分别与多种源荷相连；所述多种源荷包括交流源、交流负载、直流源和直流负载。
2.一种电能路由器三电平柔性变换方法，对如权利要求1所提出的电能路由器进行三电平柔性变换，其特征在于，包括：
3.如权利要求2所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，所述整流器控制策略，为：
4.如权利要求2所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，还包括：
5.如权利要求4所述的一种电能路由器三电平柔性变换方法，其特征在于，所述逆变器控制策略，为：
【专利技术属性】
技术研发人员：陈阿莲，庞贤哲，苏士辉，钱大赞，杨英飞，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。