本發(fā)明屬于電力電子變流器領(lǐng)域，特別涉及一種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的多端口并網(wǎng)接口裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)分布式發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步以及電力電子技術(shù)的日益成熟，分布式發(fā)電在電網(wǎng)中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，且逐漸成為大電網(wǎng)的有效補(bǔ)充，分布式電源、負(fù)荷以及儲(chǔ)能裝置構(gòu)成微網(wǎng)，眾多分布式電源、負(fù)荷以及儲(chǔ)能裝置的類型不同，包含直流或交流，電壓等級(jí)、容量也不相同，如何將上述單元經(jīng)濟(jì)、有效地接入，進(jìn)行統(tǒng)一管理是較難解決的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的技術(shù)方案包括以下幾種，現(xiàn)有技術(shù)1：碩士論文面向能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口雙向能量路由器研究，王雨婷，北京交通大學(xué)中給出了傳統(tǒng)的解決方案。上述論文中的圖1-7給出了直流微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中存在大量的dc/dc和dc/ac變換器，為了體現(xiàn)直流輸電優(yōu)勢(shì)，通常直流母線為中壓等級(jí)，如35kv/10kv,而分布式電源的電壓范圍為200～1000v，這種情況下，需要高變比的直流變壓器或者高變比的交直流變換器，成本較高，這種方式還存在可靠性的弊端，當(dāng)直流母線發(fā)生故障或掛在直流母線上的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，同母線的設(shè)備都會(huì)受到影響，需要配置直流斷路器對(duì)故障進(jìn)行隔離?，F(xiàn)有技術(shù)2：碩士論文基于級(jí)聯(lián)型電力電子變壓器的樓宇微網(wǎng)研究，黃雙萍，湖南大學(xué)中提出了另外一種解決方案，上述論文中的圖1-7與1-8描述了該解決方案的思路，圖1-8給出了一個(gè)由高壓交流變換為低壓直流的變換器的結(jié)構(gòu)，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要優(yōu)勢(shì)是避免使用高壓直流母線，也不再需要大量的高變比的變換器，相當(dāng)于是用一臺(tái)大容量的變換器替代了眾多小容量的變換器，但該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅僅可提供一個(gè)低壓的直流端口，低壓的交流端口需要再經(jīng)過(guò)一個(gè)dc/ac變換器，從圖1-7可知，直流端口可以構(gòu)成直流母線，交流端口構(gòu)成交流母線，大量的分布式電源再通過(guò)變換器連接到直流端口。這種結(jié)構(gòu)的主要弊端在于：(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜：圖1-8的變換器主要作用是提供直流母線端口，該變換器本身復(fù)雜度很高，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的后級(jí)需要大量的dc/dc變換器，變換器輸出側(cè)直接并聯(lián)，控制上復(fù)雜度高，低壓的交流母線端口是由直流母線端口逆變而來(lái)，電能來(lái)源于直流母線，占用了直流母線的用電容量，交直流用電并未完全解耦，同樣增加了協(xié)調(diào)控制的難度(2)環(huán)節(jié)多，效率低：效率是電力電子設(shè)備的關(guān)鍵指標(biāo)，圖1-8中的結(jié)構(gòu)存在多個(gè)環(huán)節(jié)的電力電子變換器，設(shè)備整體效率低。(3)設(shè)備可靠性低：鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的后級(jí)需要大量的dc/dc變換器，變換器輸出側(cè)并聯(lián)，不利于故障隔離，一旦低壓直流母線發(fā)生故障，將影響到前級(jí)所有的dc/dc變換器以及后級(jí)的dc/ac逆變器。

現(xiàn)有技術(shù)的本質(zhì)缺陷在于，端口單一，使用單一端口去兼容各個(gè)類型不同的單元導(dǎo)致復(fù)雜度高，性價(jià)比低；上述方案均存在直流母線，故障難隔離，可靠性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決上述方案的不足，為低壓電源、負(fù)荷以及儲(chǔ)能單元的接入提供多個(gè)相互獨(dú)立的端口，使各個(gè)低壓的單元高可靠性的接入高壓交流電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)即插即用，大大降低實(shí)現(xiàn)難度以及成本。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置，具體如下：

一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置，包含一個(gè)換流鏈，所述換流鏈由相互串聯(lián)的至少兩個(gè)子模塊單元構(gòu)成，所述子模塊單元包含功率變換單元以及電容，電容的正極、負(fù)極引出，定義為子模塊單元的直流端，功率變換單元的一端與電容并聯(lián)連接，另一端定義為子模塊單元的交流端，各個(gè)子模塊的交流端首尾順次連接，所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置還包括至少一個(gè)直流變換器、至少一個(gè)直-交變換器，所述直流變換器可將一種直流電變換成另一種具有不同輸出特性的直流電，直流變換器的一端與子模塊單元的直流端連接，另一端定義為并網(wǎng)接口裝置的直流交互端口，所述直-交變換器可將直流電變換成交流電，直-交變換器的直流電連接端與子模塊單元的直流端連接，交流電連接端定義為并網(wǎng)接口裝置的交流交互端口。

所述接口裝置至少包含一個(gè)子模塊單元的直流端未與直-交變換器連接，也未與直流變換器連接，上述空閑的直流端定義為備用端口。

所述接口裝置包含至少兩個(gè)直流交互端口以及至少兩個(gè)交流交互端口。

所述接口裝置包含至少兩個(gè)交流交互端口，所述交流交互端口與多繞組變壓器連接，多繞組變壓器的每組原邊均與一個(gè)交流交互端口連接，多繞組變壓器的副邊定義為第一中壓交流端口。

所述接口裝置包含至少兩個(gè)交流交互端口，所述交流交互端口串聯(lián)連接，所述串聯(lián)連接后的端口定義為第二中壓交流端口。

所述接口裝置包含至少兩個(gè)直流交互端口,所述直流交互端口串聯(lián)連接，定義為中壓直流端口。

所述接口裝置中的交流交互端口的輸出電壓幅值和相位可獨(dú)立的調(diào)節(jié)，直流交互端口的輸出電壓幅值可獨(dú)立的調(diào)節(jié)。

所述子模塊單元為由4組全控型功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的h橋功率模塊單元。

所述子模塊單元為由2組全控型功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的半橋功率模塊單元。

所述接口裝置還包含至少一個(gè)旁路開(kāi)關(guān),所述旁路開(kāi)關(guān)與子模塊單元交流端并聯(lián)。

所述接口裝置還包含至少一個(gè)直流開(kāi)關(guān),所述直流開(kāi)關(guān)串聯(lián)在子模塊單元與直流變換器或直-交變換器之間。

本發(fā)明還包括一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的控制方法，當(dāng)裝置接收到啟動(dòng)指令時(shí)，所述控制方法包括如下步驟：

(1)所述并網(wǎng)接口裝置換流鏈中的子模塊單元中的功率變換器單元開(kāi)始啟動(dòng)；

(2)對(duì)各子模塊的直流端電壓進(jìn)行閉環(huán)控制，控制每個(gè)子模塊的直流端電壓穩(wěn)定；

(3)待子模塊的直流端電壓穩(wěn)定后，啟動(dòng)鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中的直流變換器以及直-交變換器，通過(guò)控制直流變換器以及直-交變換器中功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)通關(guān)斷，使流過(guò)直流變換器以及直-交變換器的電流為0；

(4)通過(guò)控制直流變換器以及直-交變換器中功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)通關(guān)斷，使流過(guò)直流變換器以及直-交變換器的電流逐漸增加，直至電流達(dá)到目標(biāo)值。

本發(fā)明還包括一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的控制方法，當(dāng)裝置接受到停機(jī)指令時(shí)，所述控制方法包括如下步驟：

(1)通過(guò)控制直流變換器以及直-交變換器中功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)通關(guān)斷，使流過(guò)直流變換器以及直-交變換器的電流逐漸減小，直至電流達(dá)到0；

(2)停止鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中的直流變換器以及直-交變換器，功率半導(dǎo)體器件閉鎖；

(3)停止并網(wǎng)接口裝置換流鏈中的子模塊單元，整個(gè)裝置停止運(yùn)行。

本發(fā)明還包括一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的控制方法，當(dāng)裝置中的子模塊單元發(fā)生故障時(shí)，所述控制方法包括如下步驟：

(1)發(fā)生故障的子模塊單元中的功率半導(dǎo)體器件停止工作，同時(shí)閉合與子模塊單元并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)；

(2)停止鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中的直流變換器以及直-交變換器，功率半導(dǎo)體器件閉鎖。作為一種優(yōu)選方案，在功率半導(dǎo)體器件閉鎖時(shí)，可同時(shí)分開(kāi)對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明還包括一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的控制方法，當(dāng)裝置中的直流變換器或直-交變換器發(fā)生故障時(shí)，所述控制方法包括如下步驟：

(1)發(fā)生故障的直流變換器或直-交變換器的功率半導(dǎo)體器件停止工作

(2)分開(kāi)對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明還包括一種所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置以及直流電源、交流電源、儲(chǔ)能單元、直流負(fù)荷，交流負(fù)荷五種低壓?jiǎn)卧?，所述接口裝置包含的交流交互端口和直流交互端口至少與上述兩種低壓?jiǎn)卧B接，構(gòu)成鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的系統(tǒng)，其中直流電源、儲(chǔ)能單元，直流負(fù)荷與直流交互端口連接，交流電源和交流負(fù)荷與交流交互端口連接。

本發(fā)明還包括一種含有所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的換流器，所述換流器包括三相,每一相包括上下兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包含一個(gè)電抗器與所述接口裝置的串聯(lián)連接，上下兩個(gè)橋臂合在一起成為一個(gè)相單元，上下兩個(gè)橋臂的連接點(diǎn)為中點(diǎn)，三個(gè)上橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器正端；三個(gè)下橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器的負(fù)端，所述換流器的三相橋臂的中點(diǎn)與電網(wǎng)連接，換流器的正端與直流輸電線路的正極連接，換流器的負(fù)端與直流輸電線路的負(fù)極連接。

本發(fā)明還包括一種含有所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的換流器，所述換流器包括三個(gè)相單元,每一個(gè)相單元包括一個(gè)接口裝置與電抗器的串聯(lián)連接，三個(gè)相單元的一端相連，構(gòu)成星型連接，三個(gè)相單元的另一端分別與電網(wǎng)側(cè)的三相對(duì)應(yīng)連接。

本發(fā)明還包括一種含有所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的換流器，所述換流器包括三個(gè)單元相,每一個(gè)相單元包括一個(gè)接口裝置與電抗器的串聯(lián)連接，三個(gè)相單元的首尾相互連接，構(gòu)成角型連接，首尾連接的三個(gè)連接點(diǎn)分別與電網(wǎng)側(cè)的三相對(duì)應(yīng)連接。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)將換流鏈中子模塊單元的直流側(cè)引出，作為低壓能量交換單元的并網(wǎng)接口，能量交換單元的直流電壓值與子模塊單元的直流電壓值相匹配，實(shí)現(xiàn)了低壓直流接入，換流鏈中子模塊單元的交流側(cè)通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)了高壓輸出，利用該方式實(shí)現(xiàn)了低壓直流高變比升壓接入交流電網(wǎng)，省去了高變比的直流變壓器。

(2)利用并網(wǎng)接口裝置可以構(gòu)成鏈?zhǔn)降膿Q流器，如靜止無(wú)功補(bǔ)償器或基于模塊化多電平的換流器，并網(wǎng)接口裝置中低壓?jiǎn)卧膳c電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)有功功率交互，同時(shí)，換流器或靜止無(wú)功補(bǔ)償器還能夠進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了有功功率與無(wú)功功率的解耦控制，使設(shè)備利用率最大化。

(3)接入并網(wǎng)接口裝置中的直流交互接口與交流交互接口的可以是多個(gè)電源、負(fù)荷以及儲(chǔ)能單元，用于同一換流鏈的各個(gè)接入單元可以不同，配置數(shù)量上可以少于或等于子模塊單元，配置上更加靈活，每個(gè)單元獨(dú)立控制，實(shí)現(xiàn)了即插即用。

(4)直流配電網(wǎng)中的各組成要素(儲(chǔ)能單元，交流電源、直流電源、交流負(fù)荷、直流負(fù)荷)均可以通過(guò)并網(wǎng)接口裝置中的直流變換器以及直-交變換器接入，利用并網(wǎng)接口裝置構(gòu)成了完整微網(wǎng)系統(tǒng)。且采用集中方式，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)微網(wǎng)的控制功能的管理與實(shí)現(xiàn)。

(5)通過(guò)子模塊單元接入，每個(gè)子模塊單元的直流母線相互獨(dú)立，與公共母線方式相比，這種方式有利于實(shí)現(xiàn)故障的隔離，可靠性更高。

(6)便于實(shí)現(xiàn)冗余，傳統(tǒng)方案通過(guò)并聯(lián)方式增容，難以實(shí)現(xiàn)冗余，一旦單模塊故障，整個(gè)系統(tǒng)將退出運(yùn)行，本發(fā)明在子模塊單元配置旁路開(kāi)關(guān)，當(dāng)子模塊單元故障時(shí)，可將故障旁路，在直流變換器或直-交變換器故障時(shí)可分開(kāi)對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)，能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)迅速將故障范圍縮小。

(7)并網(wǎng)接口裝置中的直流變換器以及直-交變換器可與子模塊單元一體化設(shè)計(jì)、工程可實(shí)現(xiàn)性好、節(jié)省空間。

(8)無(wú)需獨(dú)立取能。直流變換器以及直-交變換器中的功率半導(dǎo)體器件及其控制回路需要適當(dāng)?shù)碾娫垂╇?，可以與子模塊單元共用取能回路。

(9)直流變換器以及直-交變換器可以不用配置獨(dú)立冷卻設(shè)備，與子模塊單元共用冷卻設(shè)備。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置拓?fù)涫疽鈭D；

圖2是本發(fā)明鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中子模塊單元的拓?fù)鋱D；

圖3是本發(fā)明鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中dc/dc變換裝置的一種實(shí)施例；

圖4是本發(fā)明鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中dc/ac變換裝置的一種實(shí)施例；

圖5是本發(fā)明換流器的第一實(shí)施例；

圖6是本發(fā)明換流器的第二實(shí)施例；

圖7是本發(fā)明換流器的第三實(shí)施例；

圖8是應(yīng)用場(chǎng)景1下現(xiàn)有技術(shù)方案的實(shí)施例；

圖9是應(yīng)用場(chǎng)景1下本發(fā)明的實(shí)施例；

圖10是應(yīng)用場(chǎng)景2下本發(fā)明的實(shí)施例；

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示：一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置，包含一個(gè)換流鏈，所述換流鏈由相互串聯(lián)的至少兩個(gè)子模塊單元構(gòu)成，所述子模塊單元包含功率變換單元以及電容，電容的正極、負(fù)極引出，定義為子模塊單元的直流端，功率變換單元的一端與電容并聯(lián)連接，另一端定義為子模塊單元的交流端，各個(gè)子模塊的交流端首尾順次連接，所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置還包括至少一個(gè)直流變換器、至少一個(gè)直-交變換器，所述直流變換器可將一種直流電變換成另一種具有不同輸出特性的直流電，直流變換器的一端與子模塊單元的直流端連接，另一端定義為并網(wǎng)接口裝置的直流交互端口，所述直-交變換器可將直流電變換成交流電，直-交變換器的直流電連接端與子模塊單元的直流端連接，交流電連接端定義為并網(wǎng)接口裝置的交流交互端口。

本實(shí)施例包含兩個(gè)直流交互端口，包含兩個(gè)交流交互端口。直流變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示，直-交變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

所述接口裝置至少包含一個(gè)子模塊單元的直流端未與直-交變換器連接，也未與直流變換器連接，上述空閑的直流端定義為備用端口。

如圖1所示，本實(shí)施包含一個(gè)備用端口。

作為一種優(yōu)選方案，接口裝置包含至少兩個(gè)直流交互端口以及至少兩個(gè)交流交互端口。

接口裝置包含至少兩個(gè)交流交互端口，所述交流交互端口與多繞組變壓器連接，多繞組變壓器的每組原邊均與一個(gè)交流交互端口連接，多繞組變壓器的副邊定義為第一中壓交流端口。

所述接口裝置包含至少兩個(gè)交流交互端口，所述交流交互端口串聯(lián)連接，所述串聯(lián)連接后的端口定義為第二中壓交流端口。

所述接口裝置包含至少兩個(gè)直流交互端口,所述直流交互端口串聯(lián)連接，定義為中壓直流端口。

所述接口裝置中的交流交互端口的輸出電壓幅值和相位可獨(dú)立的調(diào)節(jié)，直流交互端口的輸出電壓幅值可獨(dú)立的調(diào)節(jié)。

所述子模塊單元為由4組全控型功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的h橋功率模塊單元。如圖2(a)所示。

所述子模塊單元為由2組全控型功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的半橋功率模塊單元。如圖2(b)所示。

作為一種優(yōu)選方案，所述接口裝置還包含至少一個(gè)旁路開(kāi)關(guān),所述旁路開(kāi)關(guān)與子模塊單元交流端并聯(lián)。

作為一種優(yōu)選方案，所述接口裝置還包含至少一個(gè)直流開(kāi)關(guān),所述直流開(kāi)關(guān)串聯(lián)在子模塊單元與直流變換器或直-交變換器之間。

本發(fā)明還包括一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的控制方法，當(dāng)裝置接收到啟動(dòng)指令時(shí)，所述控制方法包括如下步驟：

(1)所述并網(wǎng)接口裝置換流鏈中的子模塊單元中的功率變換器單元開(kāi)始啟動(dòng)；

(2)對(duì)各子模塊的直流端電壓進(jìn)行閉環(huán)控制，控制每個(gè)子模塊的直流端電壓穩(wěn)定；

(3)待子模塊的直流端電壓穩(wěn)定后，啟動(dòng)鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中的直流變換器以及直-交變換器，通過(guò)控制直流變換器以及直-交變換器中功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)通關(guān)斷，使流過(guò)直流變換器以及直-交變換器的電流為0；

(4)通過(guò)控制直流變換器以及直-交變換器中功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)通關(guān)斷，使流過(guò)直流變換器以及直-交變換器的電流逐漸增加，直至電流達(dá)到目標(biāo)值。

本發(fā)明還包括一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的控制方法，當(dāng)裝置接受到停機(jī)指令時(shí)，所述控制方法包括如下步驟：

(1)通過(guò)控制直流變換器以及直-交變換器中功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)通關(guān)斷，使流過(guò)直流變換器以及直-交變換器的電流逐漸減小，直至電流達(dá)到0；

(2)停止鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中的直流變換器以及直-交變換器，功率半導(dǎo)體器件閉鎖；

(3)停止并網(wǎng)接口裝置換流鏈中的子模塊單元，整個(gè)裝置停止運(yùn)行。

本發(fā)明還包括一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的控制方法，當(dāng)裝置中的子模塊單元發(fā)生故障時(shí)，所述控制方法包括如下步驟：

(1)發(fā)生故障的子模塊單元中的功率半導(dǎo)體器件停止工作，同時(shí)閉合與子模塊單元并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)；

(2)停止鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置中的直流變換器以及直-交變換器，功率半導(dǎo)體器件閉鎖。作為一種優(yōu)選的實(shí)施方案，功率半導(dǎo)體器件閉鎖時(shí)，可同時(shí)分開(kāi)對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明還包括一種鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的控制方法，當(dāng)裝置中的直流變換器或直-交變換器發(fā)生故障時(shí)，所述控制方法包括如下步驟：

(1)發(fā)生故障的直流變換器或直-交變換器的功率半導(dǎo)體器件停止工作

(2)分開(kāi)對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明還包括一種所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置以及直流電源、交流電源、儲(chǔ)能單元、直流負(fù)荷，交流負(fù)荷五種低壓?jiǎn)卧?，所述接口裝置包含的交流交互端口和直流交互端口至少與上述兩種低壓?jiǎn)卧B接，構(gòu)成鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的系統(tǒng)，其中直流電源、儲(chǔ)能單元，直流負(fù)荷與直流交互端口連接，交流電源和交流負(fù)荷與交流交互端口連接。

本發(fā)明還包括一種含有所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的換流器，如圖5所示，所述換流器包括三相,每一相包括上下兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂包含一個(gè)電抗器與所述接口裝置的串聯(lián)連接，上下兩個(gè)橋臂合在一起成為一個(gè)相單元，上下兩個(gè)橋臂的連接點(diǎn)為中點(diǎn)，三個(gè)上橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器正端；三個(gè)下橋臂的引出端連接在一起，為所述換流器的負(fù)端，所述換流器的三相橋臂的中點(diǎn)與電網(wǎng)連接，換流器的正端與直流輸電線路的正極連接，換流器的負(fù)端與直流輸電線路的負(fù)極連接。

本發(fā)明還包括一種含有所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的換流器，如圖6所示，所述換流器包括三個(gè)相單元,每一個(gè)相單元包括一個(gè)接口裝置與電抗器的串聯(lián)連接，三個(gè)相單元的一端相連，構(gòu)成星型連接，三個(gè)相單元的另一端分別與電網(wǎng)側(cè)的三相對(duì)應(yīng)連接。

本發(fā)明還包括一種含有所述鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)接口裝置的換流器，如圖7所示，所述換流器包括三個(gè)單元相,每一個(gè)相單元包括一個(gè)接口裝置與電抗器的串聯(lián)連接，三個(gè)相單元的首尾相互連接，構(gòu)成角型連接，首尾連接的三個(gè)連接點(diǎn)分別與電網(wǎng)側(cè)的三相對(duì)應(yīng)連接。

本發(fā)明可應(yīng)用在直流電網(wǎng)、交直流混合配網(wǎng)，微網(wǎng)等需要將低壓?jiǎn)卧尤氲街懈邏弘娋W(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，還可以用于中壓交流負(fù)荷，如中壓電動(dòng)機(jī)變頻器應(yīng)用場(chǎng)合。

以下列海島上的微網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景以及中壓電動(dòng)機(jī)變頻器說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方案：

場(chǎng)景1：海島上的微網(wǎng)系統(tǒng)，包含以下需求：

(1)中壓輸電：海島上的電能通過(guò)10kv以交流形式送出

(2)交壓電源：包含3組(300kw)風(fēng)力發(fā)電單元，輸出為交流三相690v

(3)直流電源：包括2組(500kw)光伏發(fā)電電源，輸出為直流600v

(4)儲(chǔ)能單元：1組由鈉硫電池構(gòu)成的儲(chǔ)能單元(800kw)，輸出為直流700v

(5)交流負(fù)荷：包含2組交流負(fù)荷，用于海島內(nèi)供電，1組單相220v交流負(fù)荷(200kw)，1組三相380v交流負(fù)荷(300kw)

通常構(gòu)成換流器需要3個(gè)鏈?zhǔn)蕉喽丝诓⒕W(wǎng)裝置，每個(gè)構(gòu)成1相，構(gòu)成abc三相，本場(chǎng)景為了簡(jiǎn)化分析，僅列出1相的情況。

如采用現(xiàn)有技術(shù)中的方案解決應(yīng)用場(chǎng)景的問(wèn)題，如圖8所示，總?cè)萘窟_(dá)到3200kw，高壓側(cè)電壓為10kv，包含10個(gè)子模塊單元，每個(gè)子模塊單元都配置dc/dc單元，dc/dc單元設(shè)計(jì)容量為320kw，dc/dc單元輸出并聯(lián)，提供一個(gè)1100v的直流母線，直流母線的總?cè)萘?200kw，由于用電需求包含多種電制，因此基于1100v的直流母線，還需要多個(gè)dc/dc單元與dc/ac單元對(duì)不同電制的電源以及負(fù)荷進(jìn)行匹配，總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，該場(chǎng)景下，共需要13個(gè)dc/dc變換器，5個(gè)dc/ac變換器。

采用本發(fā)明解決應(yīng)用場(chǎng)景的問(wèn)題，如圖9所示，本實(shí)施例中換流鏈由相互串聯(lián)的10個(gè)子模塊單元構(gòu)成，10個(gè)子模塊的交流端首尾順次連接，連接在10kv交流高壓側(cè)，對(duì)于本實(shí)施例，共包含5組dc/ac變換器，4組dc/dc變換器，提供5個(gè)獨(dú)立的交流交互端口，4個(gè)獨(dú)立的直流交互端口。交流交互端口連接包含3組(300kw)風(fēng)力發(fā)電單元、1組單相負(fù)荷，1組三相負(fù)荷；直流交互端口連接2組光伏發(fā)電單元，1組儲(chǔ)能儲(chǔ)能單元。

采用本發(fā)明方案，不必考慮總?cè)萘?，每個(gè)子模塊單元以及dc/dc或dc/ac變換器的容量大于等于端口所需的容量即可，通常每個(gè)子模塊的容量設(shè)計(jì)為相同，以利于工程化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，對(duì)于本場(chǎng)景，大部分所需要接入的單元容量不大于500kw,對(duì)于儲(chǔ)能單元，容量為800kw，可以采用兩個(gè)單元并聯(lián)的方式，配置非常靈活，易于工程化設(shè)計(jì)。每個(gè)dc/dc或dc/ac變換器均是獨(dú)立控制，且端口電壓可調(diào)節(jié)，通過(guò)每個(gè)變換器控制策略以及控制目標(biāo)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)了工作范圍內(nèi)不同電制單元接入的自適應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比還具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比，本方案需要3個(gè)dc/dc變換器，5個(gè)dc/ac變換器,成本大大降低。

(2)減少了1個(gè)功率變換環(huán)節(jié)，現(xiàn)有技術(shù)方案由子模塊單元到接入的單元包括兩個(gè)功率變換的環(huán)節(jié)，而本發(fā)明只需要1個(gè)功率變換環(huán)節(jié)，效率上有顯著優(yōu)勢(shì)。

(3)現(xiàn)有技術(shù)方案中存在低壓直流母線，該母線與前級(jí)的10個(gè)dc/dc變換器的副邊連接，與后級(jí)dc/dc變換器、dc/ac變換器的原邊連接，一旦直流母線發(fā)生故障，所有的13個(gè)功率變換器均會(huì)受到影響，導(dǎo)致設(shè)備全部停止運(yùn)行，單個(gè)功率變換器發(fā)生故障后，也較難從系統(tǒng)中完全切除，需要對(duì)每個(gè)功率變換器在母線側(cè)設(shè)置直流開(kāi)關(guān)；成本和代價(jià)較大。本發(fā)明不存在公共母線，各個(gè)單元相對(duì)獨(dú)立，當(dāng)子模塊發(fā)生故障時(shí)可以通過(guò)旁路的方式從系統(tǒng)中切除，受到影響的僅僅是1個(gè)單元，當(dāng)功率變換器發(fā)生故障時(shí)，可分開(kāi)對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)，直流開(kāi)關(guān)為選配，如不配置直流開(kāi)關(guān)，也可通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)將故障單元切除，可以迅速縮小故障范圍。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比在可靠性上具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

(4)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的方案相比更容易擴(kuò)容，該應(yīng)用場(chǎng)景下，假設(shè)又有新的光伏發(fā)電單元需要接入系統(tǒng)，新的單元的加入導(dǎo)致設(shè)備的總?cè)萘吭黾樱凹?jí)10個(gè)dc/dc變換器的容量總和超出了原有設(shè)計(jì)范圍，此時(shí)很難再進(jìn)行增容，同時(shí)增加10個(gè)dc/dc變換器的容量代價(jià)很大，增加換流鏈的子模塊單元需要對(duì)原有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的更改。而本發(fā)明的裝置中留有備用端口，僅僅需要為備用端口增加1個(gè)dc/dc變換器，即可接入的新的光伏發(fā)電單元。通常1個(gè)換流器有abc三相3個(gè)換流鏈，因此會(huì)有數(shù)量較多的備用端口，預(yù)留上述備用端口并未增加任何成本，設(shè)備利用率不受影響，而對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的方案，如果預(yù)留容量，需要提高10個(gè)dc/dc變換器的容量，增加了額外的成本。

場(chǎng)景2：中壓電動(dòng)機(jī)變頻器

如圖10所示，本發(fā)明方案可以通過(guò)交流交互端口連接多繞組變壓器的原邊，在本實(shí)施例中，本實(shí)施例包含10個(gè)子模塊單元，包含6組dc/ac變換器，可提供6個(gè)交流交互端口，多繞組變壓器包含6個(gè)原邊，與6個(gè)交流交互端口一一對(duì)應(yīng)連接，多繞組變壓器的副邊連接6kv的中壓交流電機(jī)，通過(guò)控制與子模塊連接的dc/ac逆變器的占空比，可控制輸出交流頻率，調(diào)節(jié)中壓交流電機(jī)負(fù)荷的轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)矩。本實(shí)施還包括4個(gè)備用端口，用于增容或接入其他類型電源或負(fù)荷。

以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。