一种多微网能量路由器及系统

文档序号:38520490发布日期:2024-07-01 22:59阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多微网能量路由器,其特征在于,包括:交流电压源us、电感l和串联子模块组;所述串联子模块组包括第一子模块、中间子模块组和末端子模块,所述第一子模块通过中间子模块组与所述末端子模块连接,所述中间子模块组包括多个依次串联的子模块;所述第一子模块、中间子模块组和末端子模块中的每个子模块均为相同结构的子模块单元,每个子模块单元均包括:级联h桥模块、双有源桥模块和直流母线模块,所述级联h桥模块通过双有源桥模块与直流母线模块连接;所述交流电压源us的一端通过电感l与所述第一子模块的级联h桥模块连接,另一端与所述末端子模块的级联h桥模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种多微网能量路由器,其特征在于,所述第一子模块包括:第一级联h桥、第一双有源桥和第一直流母线模块;所述第一级联h桥包括:功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4和电解电容c1;所述第一双有源桥包括:功率开关管s5、功率开关管s6、功率开关管s7、功率开关管s8、功率开关管s9、功率开关管s10、功率开关管s11、功率开关管s12、变压器t1和电解电容c2;所述第一直流母线模块包括直流电压源e1;其中,功率开关管s1的漏极与功率开关管s3的漏极、电解电容c1的正极、功率开关管s5的漏极、功率开关管s7的漏极、功率开关管s9的漏极、功率开关管s11的漏极、电解电容c2的正极、电池e1的正极相连,源极与电感l的第二端、功率开关管s2的漏极相连;功率开关管s2的源极与功率开关管s4的源极、电解电容c1的负极、功率开关管s6的源极、功率开关管s8的源极、功率开关管s10的源极、功率开关管s12的源极、电解电容c2的负极、电池e1的负极相连,漏极与电感l的第二端、功率开关管s1的源极相连;功率开关管s3的漏极与电解电容c1的正极、功率开关管s5的漏极、功率开关管s7的漏极、功率开关管s9的漏极、功率开关管s11的漏极、电解电容c2的正极、电池e1的正极相连,源极与功率开关管s4的漏极相连;功率开关管s4的源极与电解电容c1的负极、功率开关管s6的源极、功率开关管s8的源极、功率开关管s10的源极、功率开关管s12的源极、电解电容c2的负极、电池e1的负极相连,漏极与功率开关管s3的源极相连;电解电容c1的正极与功率开关管s5的漏极、功率开关管s7的漏极、功率开关管s9的漏极、功率开关管s11的漏极、电解电容c2的正极、电池e1的正极相连,负极与功率开关管s6的源极、功率开关管s8的源极、功率开关管s10的源极、功率开关管s12的源极、电解电容c2的负极、电池e1的负极相连;功率开关管s5的漏极与功率开关管s7的漏极、功率开关管s9的漏极、功率开关管s11的漏极、电解电容c2的正极、电池e1的正极相连,源极与功率开关管s6的漏极、变压器t1的原边相连;功率开关管s6的源极与电解电容c1的负极、功率开关管s8的源极、功率开关管s10的源极、功率开关管s12的源极、电解电容c2的负极、电池e1的负极相连,漏极与功率开关管s5的源极、变压器t1的原边相连;功率开关管s7的漏极与功率开关管s9的漏极、功率开关管s11的漏极、电解电容c2的正极、电池e1的正极相连,源极与功率开关管s8的漏极、变压器t1的原边相连;功率开关管s8的源极与电解电容c1的负极、功率开关管s10的源极、功率开关管s12的源极、电解电容c2的负极、电池e1的负极相连,漏极与功率开关管s7的源极、变压器t1的原边相连;功率开关管s9的漏极与功率开关管s11的漏极、电解电容c2的正极、电池e1的正极相连,源极与功率开关管s10的漏极、变压器t1的副边相连;功率开关管s10的源极与电解电容c1的负极、功率开关管s12的源极、电解电容c2的负极、电池e1的负极相连,漏极与功率开关管s9的源极、变压器t1的副边相连;功率开关管s11的漏极与电解电容c2的正极、电池e1的正极相连,源极与功率开关管s12的漏极、变压器t1的副边相连;功率开关管s12的源极与电解电容c1的负极、电解电容c2的负极、电池e1的负极相连,漏极与功率开关管s11的源极、变压器t1的副边相连;电解电容c2的正极与电池e1的正极相连,负极与电解电容c1的负极、电池e1的负极相连。

3.根据权利要求2所述的一种多微网能量路由器,其特征在于,所述中间子模块组中的子模块单元和末端子模块的结构均与所述第一子模块的结构相同。

4.一种多微网能量路由器的控制系统,其特征在于,包括级联h桥模块控制系统和双有源桥模块控制系统,所述级联h桥模块控制系统包括:子模块级联h桥控制系统、第二pi控制器、比例调节器和信号调制器;所述子模块级联h桥控制系统包括:功率调节器,所述功率调节器的输入端用于输入交流电压源、交流母线输入电流、级联h桥模块传输功率;所述功率调节器的输出端输出直流参考电压;第一pi控制器,所述第一pi控制器的输入端用于输入直流参考电压与实际级联h桥模块输出电压的差值,所述第一pi控制器的输出端用于输出第一pi控制器控制信号;所述第二pi控制器的输入端用于输入每个子模块单元的直流参考电压之和与每个子模块单元的级联h桥模块输出电压之和的差,所述第二pi控制器的输出端用于输出第二pi控制器信号;所述比例调节器用于将第二pi控制器信号与交流母线输入电流作差,并输出比例调节器控制信号;所述信号调制器用于将第一pi控制器控制信号与比例调节器控制信号叠加为调制信号,所述信号调制器的输出端连接有pwm控制器。

5.根据权利要求4所述的一种多微网能量路由器的控制系统,其特征在于,所述第一pi控制器传递函数为其中kp1和ki1是第一pi控制器的比例和积分增益;所述第二pi控制器传递函数为其中kp2和ki2是第二pi控制器的比例和积分增益。

6.根据权利要求4所述的一种多微网能量路由器的控制系统,其特征在于,所述直流参考电压u*dcn的计算公式为:其中,rn为h桥等效电阻,phn为级联h桥模块传输功率,pcn为电解电容上消耗功率。

7.根据权利要求4所述的一种多微网能量路由器的控制系统,其特征在于,所述电解电容上消耗功率的计算公式为其中,is为交流母线输入电流,f为交流电频率,c为电解电容大小。

8.根据权利要求4所述的一种多微网能量路由器的控制系统,其特征在于,所述双有源桥模块控制系统包括:第三pi控制器、双有源桥模块、第四pi控制器和锁相环pll;所述第三pi控制器的输入端用于输入双有源桥模块实际输出电压与双有源桥模块参考输出电压的差值,所述第三pi控制器的输出端用于输出第三pi控制器控制信号;所述锁相环pll的输入端用于输入所述双有源桥模块的输入电压,所述锁相环pll的输出端用于输出锁相环pll信号;所述第四pi控制器的输入端用于输入锁相环pll信号、sinθ和第三pi控制器控制信号的乘积,θ为级联h桥输入电压与输出电压的角度差,所述第四pi控制器的输出端用于输出第四pi控制器控制信号,所述第四pi控制器的输出端连接有pwm控制器。

9.根据权利要求8所述的一种多微网能量路由器的控制系统,其特征在于,所述第三pi控制器的传递函数为其中kp3和ki3是第三pi控制器的比例和积分增益;所述第四pi控制器传递函数为其中kp4和ki4是第四pi控制器的比例和积分增益。


技术总结
本发明公开了一种多微网能量路由器及系统,第一子模块通过中间子模块组与末端子模块连接,中间子模块组包括多个依次串联的子模块;第一子模块、中间子模块组和末端子模块中的每个子模块均为相同结构的子模块单元,每个子模块单元均包括:级联H桥模块、双有源桥模块和直流母线模块,级联H桥模块通过双有源桥模块与直流母线模块连接;交流电压源us的一端通过电感L与第一子模块的级联H桥模块连接,另一端与末端子模块的级联H桥模块连接。每一个子模块单元均采用了电气隔离,在发生直流故障时,能够绕过有故障的接口,而不影响其余的能源接口。每一个子模块单元的每一个接口都能根据不同的应用和需求而增加或减少,使其应用更加广泛。

技术研发人员:王嘉诚,陈景文
受保护的技术使用者:陕西科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/30
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