本發(fā)明涉及一種用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器，屬于電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能等分布式能源并網(wǎng)的逐漸增多，對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性提出了很多挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，學(xué)者提出了構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的理念，以實(shí)現(xiàn)對(duì)潮流更加合理、智能的控制，使分布式能源更靈活的接入，并且提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，一些柔性輸電系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)FACTS)裝置，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電的靈活控制。例如，靜止同步補(bǔ)償器可以控制無(wú)功和電壓，靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器可以控制潮流和維持暫態(tài)穩(wěn)定，而統(tǒng)一潮流控制器兼顧兩方面的功能，對(duì)控制潮流和電壓、維持暫態(tài)穩(wěn)定和阻尼功率振蕩都有很強(qiáng)的作用。但是，這些裝置只針對(duì)交流系統(tǒng)起作用，不能滿(mǎn)足未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)中分布式能源大量接入和交直流電網(wǎng)互聯(lián)等要求。

多端口電力電子變換器作為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵一環(huán)，不僅要兼顧傳統(tǒng)FACTS裝置的作用，還需具有能量的自主分配和管理、功率快速調(diào)節(jié)、并離網(wǎng)切換、多端口電能變換和故障電流限制等功能。學(xué)術(shù)界對(duì)于用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器，已經(jīng)提出了很多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，基于固態(tài)變壓器的拓?fù)涑蔀樽钣星巴镜闹麟娐吠負(fù)?。然而，現(xiàn)有的拓?fù)渲饕鉀Q了分布式能源接入和多端口電能變換的問(wèn)題，都還欠缺對(duì)傳統(tǒng)交流電網(wǎng)的潮流和電壓同時(shí)進(jìn)行靈活控制的能力。如果將傳統(tǒng)FACTS裝置與多端口電力電子變換器配合使用，兩者總成本又較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電網(wǎng)的潮流和電壓同時(shí)進(jìn)行靈活控制。

本發(fā)明提出的用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器，包括一個(gè)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器、一個(gè)靜止同步補(bǔ)償器、一個(gè)DC-DC變換器和一個(gè)三相DC-AC逆變器；所述的靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的一個(gè)高壓交流端口和靜止同步補(bǔ)償器的一個(gè)高壓交流端口分別與能源互聯(lián)網(wǎng)的高壓交流電網(wǎng)相連，靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的另一個(gè)高壓交流端口與靜止同步補(bǔ)償器的另一個(gè)高壓交流端口相接；靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的高壓直流端口、靜止同步補(bǔ)償器的高壓直流端口和DC-DC變換器的高壓直流端口同時(shí)與能源互聯(lián)網(wǎng)的高壓直流電網(wǎng)相連；DC-DC變換器的低壓直流端口和三相DC-AC逆變器的低壓直流端口同時(shí)與能源互聯(lián)網(wǎng)的低壓直流電網(wǎng)相連；三相DC-AC逆變器的低壓交流端口與能源互聯(lián)網(wǎng)的低壓交流電網(wǎng)相連。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器中，所述的靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器由三個(gè)單相變壓器、一個(gè)三相旁路開(kāi)關(guān)和一個(gè)模塊化多電平變換器構(gòu)成，三個(gè)單相變壓器的原邊的一端分別與能源互聯(lián)網(wǎng)中的高壓交流電網(wǎng)相連，三個(gè)單相變壓器的原邊的另一端分別與靜止同步補(bǔ)償器的高壓交流端口相接，三個(gè)單相變壓器副邊的一端采用三相星形接法，三個(gè)單相變壓器副邊的另一端與所述的模塊化多電平變換器的交流輸出端通過(guò)濾波電感相連；所述的三相旁路開(kāi)關(guān)與三個(gè)單相變壓器并聯(lián)；模塊化多電平變換器串聯(lián)在三個(gè)單相變壓器與靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的高壓直流端口之間；模塊化多電平變換器由多個(gè)半橋子模塊級(jí)聯(lián)而成，級(jí)聯(lián)半橋子模塊的個(gè)數(shù)由高壓直流母線(xiàn)電壓等級(jí)和半橋子模塊所采用的開(kāi)關(guān)器件電壓等級(jí)決定。其中的半橋子模塊由一個(gè)電容和兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，構(gòu)成一個(gè)橋臂，電容的正極與橋臂上端相連，電容的負(fù)極與橋臂下端相連，橋臂的中點(diǎn)和下端構(gòu)成了所述半橋子模塊的兩個(gè)輸出端。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器中，所述的靜止同步補(bǔ)償器包括一個(gè)模塊化多電平變換器，所述的模塊化多電平變換器通過(guò)濾波電感與能源互聯(lián)網(wǎng)中的高壓交流電網(wǎng)相連，模塊化多電平變換器由多個(gè)半橋子模塊級(jí)聯(lián)而成；所述的半橋子模塊由一個(gè)電容和兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，構(gòu)成一個(gè)橋臂。其中電容的正極與橋臂上端相連，電容的負(fù)極與橋臂下端相連，橋臂的中點(diǎn)和下端構(gòu)成了半橋子模塊的兩個(gè)輸出端。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器中，所述的DC-DC變換器由多個(gè)隔離型DC-DC變換器輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)而構(gòu)成，DC-DC變換器的輸入端與靜止同步補(bǔ)償器的高壓直流端口相連，DC-DC變換器的輸出端與三相DC-AC逆變器的低壓直流端口相連，串聯(lián)的隔離型DC-DC變換器的個(gè)數(shù)由高壓直流母線(xiàn)電壓等級(jí)和隔離型DC-DC變換器輸入側(cè)所采用的開(kāi)關(guān)器件電壓等級(jí)決定。

其中的隔離型DC-DC變換器有三種不同的結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)為：由高壓直流電容、DC-AC H橋、兩個(gè)LC串聯(lián)諧振電路、高頻變壓器、AC-DC H橋和低壓直流電容組成。隔離型DC-DC變換器的輸入端并聯(lián)于高壓直流電容的兩端，高壓直流電容并聯(lián)于DC-AC H橋的輸入端；DC-AC H橋的輸出端與第一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路和所述的高頻變壓器的原邊串聯(lián)；高頻變壓器通常工作于kHz及以上的開(kāi)關(guān)頻率；高頻變壓器的副邊與第二個(gè)LC串聯(lián)諧振電路和AC-DC H橋的輸入端串聯(lián)；低壓直流電容與AC-DC H橋的輸出端并聯(lián)，低壓直流電容的正負(fù)極構(gòu)成了所述隔離型DC-DC變換器的輸出端。

第二種結(jié)構(gòu)為：由高壓直流電容、DC-AC H橋、高頻變壓器、AC-DC H橋和低壓直流電容組成。隔離型DC-DC變換器的輸入端并聯(lián)于高壓直流電容的兩端，所述的高壓直流電容并聯(lián)于DC-AC H橋的輸入端；所述的DC-AC H橋的輸出端與所述的高頻變壓器的原邊串聯(lián)；高頻變壓器通常工作于kHz及以上的開(kāi)關(guān)頻率；高頻變壓器的副邊與AC-DC H橋的輸入端串聯(lián)；所述的低壓直流電容與AC-DC H橋的輸出端并聯(lián)，低壓直流電容的正負(fù)極構(gòu)成了所述隔離型DC-DC變換器的輸出端。

第三種結(jié)構(gòu)為：由高壓直流電容、DC-AC H橋、一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路、高頻變壓器、AC-DC H橋和低壓直流電容組成。隔離型DC-DC變換器的輸入端并聯(lián)于高壓直流電容的兩端，所述的高壓直流電容并聯(lián)于DC-AC H橋的輸入端；DC-AC H橋的輸出端與所述的LC串聯(lián)諧振電路和所述的高頻變壓器的原邊串聯(lián)；高頻變壓器通常工作于kHz及以上的開(kāi)關(guān)頻率；高頻變壓器的副邊與AC-DC H橋的輸入端串聯(lián)；低壓直流電容與AC-DC H橋的輸出端并聯(lián)，低壓直流電容的正負(fù)極構(gòu)成了所述隔離型DC-DC變換器的輸出端。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器的隔離型DC-DC變換器中，其中所述的DC-AC H橋的電路圖為：由4個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，其中2個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)組成一個(gè)橋臂，另外2個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)組成另一個(gè)橋臂，兩個(gè)橋臂并聯(lián)連接。兩個(gè)橋臂的上端和下端為所述的DC-AC H橋的輸入端；DC-AC H橋的輸出端與兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)相連。其中所述的AC-DC H橋的電路圖為：由4個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，其中2個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)組成一個(gè)橋臂，另外2個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)組成另一個(gè)橋臂。兩個(gè)橋臂并聯(lián)連接，兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)為所述的AC-DC H橋的輸入端；所述的AC-DC H橋的輸出端與兩個(gè)橋臂的上端和下端相連。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器中，所述的三相DC-AC逆變器有三種不同結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)為：包括了一個(gè)低壓直流電容、三個(gè)兩電平橋臂和一個(gè)三相濾波電感；所述的三相DC-AC逆變器的輸入端與所述的低壓直流電容和所述的三個(gè)兩電平橋臂并聯(lián)連接；所述的三相DC-AC逆變器的輸出端通過(guò)所述的三相濾波電感與所述的三個(gè)兩電平橋臂的中點(diǎn)相連。第二種結(jié)構(gòu)為：包括了兩個(gè)低壓直流電容、三個(gè)二極管中點(diǎn)鉗位式三電平橋臂和一個(gè)三相濾波電感；兩個(gè)低壓直流電容串聯(lián)連接；三相DC-AC逆變器的輸入端與所述的兩個(gè)串聯(lián)連接的低壓直流電容的兩端并聯(lián)；三個(gè)二極管中點(diǎn)鉗位式三電平橋臂與所述的兩個(gè)串聯(lián)連接的低壓直流電容的兩端并聯(lián)；三相DC-AC逆變器的輸出端通過(guò)所述的三相濾波電感與三個(gè)二極管中點(diǎn)鉗位式三電平橋臂的中點(diǎn)相連。第三者結(jié)構(gòu)為：包括了一個(gè)低壓直流電容、四個(gè)兩電平橋臂和一個(gè)三相LC濾波電路；三相DC-AC逆變器的輸入端與所述的低壓直流電容和所述的四個(gè)兩電平橋臂并聯(lián)連接；三相DC-AC逆變器的三相輸出端通過(guò)三相LC濾波電路與三個(gè)兩電平橋臂的中點(diǎn)相連；三相LC濾波電路的電容呈星形連接，星形連接的中點(diǎn)與第四個(gè)兩電平橋臂的中點(diǎn)相連，構(gòu)成中線(xiàn)輸出端。

本發(fā)明提出的用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器，其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)為：

1、本發(fā)明的用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器，包括兩個(gè)高壓交流、一個(gè)高壓直流、一個(gè)低壓直流和一個(gè)低壓交流五個(gè)端口。其中，兩個(gè)高壓交流端口，使該變換器可以串聯(lián)于能源互聯(lián)網(wǎng)的高壓交流電網(wǎng)中，對(duì)交流電網(wǎng)的潮流和電壓進(jìn)行靈活控制、維持暫態(tài)穩(wěn)定和阻尼功率振蕩，還可以實(shí)現(xiàn)功率在交直流電網(wǎng)間的互換；高壓直流端口，用于連接高壓直流電網(wǎng)；低壓直流端口，用于分布式能源和儲(chǔ)能裝置的并網(wǎng)；低壓交流端口，用于低壓負(fù)載的供電，以及和低壓交流電網(wǎng)的互聯(lián)。

2、本發(fā)明的用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器，集成了多種功能，包括能量的自主分配和管理、功率快速調(diào)節(jié)、交直流電網(wǎng)互聯(lián)、并離網(wǎng)切換、新能源接入、多端口電能變換與交流電網(wǎng)潮流和電壓的靈活控制。與現(xiàn)有采用幾個(gè)分立的變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能的方案相比，控制更為靈活、成本更低，并且結(jié)構(gòu)更緊湊。

3、本發(fā)明的多端口電力電子變換器，其中的高壓側(cè)采用模塊化的結(jié)構(gòu)，理論上可以擴(kuò)展到任意電平，從而使變換器不僅可以應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)，也可以應(yīng)用于高壓輸電網(wǎng)等很多場(chǎng)合。由于所述變換器是由一系列子模塊組合而成，便于生產(chǎn)、安裝和維修，降低了生產(chǎn)和運(yùn)行成本。所述變換器還可以通過(guò)增加冗余子模塊的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)運(yùn)行，從而提高可靠性。

4、本發(fā)明的多端口電力電子變換器，其中的DC-DC變換器是由多個(gè)隔離型DC-DC變換器串入并出而構(gòu)成，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的運(yùn)用使得DC-DC變換器損耗更小、效率更高。所述的多端口電力電子變換器的低壓交流側(cè)根據(jù)負(fù)載情況選用三相兩電平、三相三電平或三相四橋臂逆變器，便于各種低壓交流負(fù)載的靈活接入。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提出的用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器的電路圖。

圖2是圖1所示的多端口電力電子變換器中靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器和靜止同步補(bǔ)償器的基本組成單元SM——半橋子模塊的電路圖。

圖3是圖1所示的多端口電力電子變換器中隔離型DC-DC變換器的第一種電路圖。

圖4是圖1所示的多端口電力電子變換器中隔離型DC-DC變換器的第二種電路圖。

圖5是圖1所示的多端口電力電子變換器中隔離型DC-DC變換器的第三種電路圖。

圖6是圖3、圖4和圖5所示的隔離型DC-DC變換器中DC-AC H橋的電路圖。

圖7是圖3、圖4和圖5所示的隔離型DC-DC變換器中AC-DC H橋的電路圖。

圖8是圖1所示的多端口電力電子變換器中三相DC-AC逆變器的第一種電路圖。

圖9是圖1所示的多端口電力電子變換器中三相DC-AC逆變器的第二種電路圖。

圖10是圖1所示的多端口電力電子變換器中三相DC-AC逆變器的第三種電路圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器，其電路圖如圖1所示，包括一個(gè)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器、一個(gè)靜止同步補(bǔ)償器、一個(gè)DC-DC變換器和一個(gè)三相DC-AC逆變器；所述的靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的一個(gè)高壓交流端口和靜止同步補(bǔ)償器的一個(gè)高壓交流端口分別與能源互聯(lián)網(wǎng)的高壓交流電網(wǎng)相連，靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的另一個(gè)高壓交流端口與靜止同步補(bǔ)償器的另一個(gè)高壓交流端口相接；靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的高壓直流端口、靜止同步補(bǔ)償器的高壓直流端口和DC-DC變換器的高壓直流端口同時(shí)與能源互聯(lián)網(wǎng)的高壓直流電網(wǎng)相連；DC-DC變換器的低壓直流端口和三相DC-AC逆變器的低壓直流端口同時(shí)與能源互聯(lián)網(wǎng)的低壓直流電網(wǎng)相連；三相DC-AC逆變器的低壓交流端口與能源互聯(lián)網(wǎng)的低壓交流電網(wǎng)相連。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器中，所述的靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器由三個(gè)單相變壓器、一個(gè)三相旁路開(kāi)關(guān)和一個(gè)模塊化多電平變換器構(gòu)成，如圖1所示，所述的三個(gè)單相變壓器的原邊的一端分別與能源互聯(lián)網(wǎng)中的高壓交流電網(wǎng)相連，三個(gè)單相變壓器的原邊的另一端分別與靜止同步補(bǔ)償器的高壓交流端口相接，三個(gè)單相變壓器副邊的一端采用三相星形接法，三個(gè)單相變壓器副邊的另一端與所述的模塊化多電平變換器的交流輸出端通過(guò)濾波電感相連；所述的三相旁路開(kāi)關(guān)與三個(gè)單相變壓器并聯(lián)；模塊化多電平變換器串聯(lián)在三個(gè)單相變壓器與靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的高壓直流端口之間；模塊化多電平變換器由多個(gè)半橋子模塊級(jí)聯(lián)而成，級(jí)聯(lián)半橋子模塊的個(gè)數(shù)由高壓直流母線(xiàn)電壓等級(jí)和半橋子模塊所采用的開(kāi)關(guān)器件電壓等級(jí)決定。其中的半橋子模塊由一個(gè)電容和兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，其電路圖如圖2所示，兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，構(gòu)成一個(gè)橋臂，電容的正極與橋臂上端相連，電容的負(fù)極與橋臂下端相連，橋臂的中點(diǎn)和下端構(gòu)成了所述半橋子模塊的兩個(gè)輸出端。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器中，所述的靜止同步補(bǔ)償器包括一個(gè)模塊化多電平變換器，所述的模塊化多電平變換器通過(guò)濾波電感與能源互聯(lián)網(wǎng)中的高壓交流電網(wǎng)相連，如圖1所示；模塊化多電平變換器由多個(gè)半橋子模塊級(jí)聯(lián)而成；所述的半橋子模塊由一個(gè)電容和兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，其電路圖也如圖2所示，即也由兩個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接，構(gòu)成一個(gè)橋臂。其中電容的正極與橋臂上端相連，電容的負(fù)極與橋臂下端相連，橋臂的中點(diǎn)和下端構(gòu)成了半橋子模塊的兩個(gè)輸出端。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器中，所述的DC-DC變換器由多個(gè)隔離型DC-DC變換器輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)而構(gòu)成，如圖1所示，DC-DC變換器的輸入端與靜止同步補(bǔ)償器的高壓直流端口相連，DC-DC變換器的輸出端與三相DC-AC逆變器的低壓直流端口相連，串聯(lián)的隔離型DC-DC變換器的個(gè)數(shù)由高壓直流母線(xiàn)電壓等級(jí)和隔離型DC-DC變換器輸入側(cè)所采用的開(kāi)關(guān)器件電壓等級(jí)決定。

其中的隔離型DC-DC變換器有三種不同的結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)的電路圖如圖3所示，由高壓直流電容、DC-AC H橋、兩個(gè)LC串聯(lián)諧振電路、高頻變壓器、AC-DC H橋和低壓直流電容組成。隔離型DC-DC變換器的輸入端并聯(lián)于高壓直流電容的兩端，高壓直流電容并聯(lián)于DC-AC H橋的輸入端；DC-AC H橋的輸出端與第一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路和所述的高頻變壓器的原邊串聯(lián)；高頻變壓器通常工作于kHz及以上的開(kāi)關(guān)頻率；高頻變壓器的副邊與第二個(gè)LC串聯(lián)諧振電路和AC-DC H橋的輸入端串聯(lián)；低壓直流電容與AC-DC H橋的輸出端并聯(lián)，低壓直流電容的正負(fù)極構(gòu)成了所述隔離型DC-DC變換器的輸出端。

第二種結(jié)構(gòu)的電路圖如圖4所示，由高壓直流電容、DC-AC H橋、高頻變壓器、AC-DC H橋和低壓直流電容組成。隔離型DC-DC變換器的輸入端并聯(lián)于高壓直流電容的兩端，所述的高壓直流電容并聯(lián)于DC-AC H橋的輸入端；所述的DC-AC H橋的輸出端與所述的高頻變壓器的原邊串聯(lián)；高頻變壓器通常工作于kHz及以上的開(kāi)關(guān)頻率；高頻變壓器的副邊與AC-DC H橋的輸入端串聯(lián)；所述的低壓直流電容與AC-DC H橋的輸出端并聯(lián)，低壓直流電容的正負(fù)極構(gòu)成了所述隔離型DC-DC變換器的輸出端。

第三種結(jié)構(gòu)的電路圖如圖5所示，由高壓直流電容、DC-AC H橋、一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路、高頻變壓器、AC-DC H橋和低壓直流電容組成。隔離型DC-DC變換器的輸入端并聯(lián)于高壓直流電容的兩端，所述的高壓直流電容并聯(lián)于DC-AC H橋的輸入端；DC-AC H橋的輸出端與所述的LC串聯(lián)諧振電路和所述的高頻變壓器的原邊串聯(lián)；高頻變壓器通常工作于kHz及以上的開(kāi)關(guān)頻率；高頻變壓器的副邊與AC-DC H橋的輸入端串聯(lián)；低壓直流電容與AC-DC H橋的輸出端并聯(lián)，低壓直流電容的正負(fù)極構(gòu)成了所述隔離型DC-DC變換器的輸出端。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器的隔離型DC-DC變換器中，其中所述的DC-AC H橋的電路圖如圖6所示，由4個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，其中2個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)組成一個(gè)橋臂，另外2個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)組成另一個(gè)橋臂，兩個(gè)橋臂并聯(lián)連接。兩個(gè)橋臂的上端和下端為所述的DC-AC H橋的輸入端；DC-AC H橋的輸出端與兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)相連。其中所述的AC-DC H橋的電路圖如圖7所示，由4個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，其中2個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)組成一個(gè)橋臂，另外2個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)組成另一個(gè)橋臂。兩個(gè)橋臂并聯(lián)連接，兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)為所述的AC-DC H橋的輸入端；所述的AC-DC H橋的輸出端與兩個(gè)橋臂的上端和下端相連。

上述用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器中，所述的三相DC-AC逆變器有三種不同結(jié)構(gòu)，第一種結(jié)構(gòu)的電路圖如圖8所示，包括了一個(gè)低壓直流電容、三個(gè)兩電平橋臂和一個(gè)三相濾波電感；所述的三相DC-AC逆變器的輸入端與所述的低壓直流電容和所述的三個(gè)兩電平橋臂并聯(lián)連接；所述的三相DC-AC逆變器的輸出端通過(guò)所述的三相濾波電感與所述的三個(gè)兩電平橋臂的中點(diǎn)相連。第二種結(jié)構(gòu)的電路圖如圖9所示，包括了兩個(gè)低壓直流電容、三個(gè)二極管中點(diǎn)鉗位式三電平橋臂和一個(gè)三相濾波電感；所述的兩個(gè)低壓直流電容串聯(lián)連接；所述的三相DC-AC逆變器的輸入端與所述的兩個(gè)串聯(lián)連接的低壓直流電容的兩端并聯(lián)；所述的三個(gè)二極管中點(diǎn)鉗位式三電平橋臂與所述的兩個(gè)串聯(lián)連接的低壓直流電容的兩端并聯(lián)；所述的三相DC-AC逆變器的輸出端通過(guò)所述的三相濾波電感與三個(gè)二極管中點(diǎn)鉗位式三電平橋臂的中點(diǎn)相連。第三者結(jié)構(gòu)的電路圖如圖10所示，包括了一個(gè)低壓直流電容、四個(gè)兩電平橋臂和一個(gè)三相LC濾波電路；三相DC-AC逆變器的輸入端與所述的低壓直流電容和所述的四個(gè)兩電平橋臂并聯(lián)連接；三相DC-AC逆變器的三相輸出端通過(guò)三相LC濾波電路與三個(gè)兩電平橋臂的中點(diǎn)相連；三相LC濾波電路的電容呈星形連接，星形連接的中點(diǎn)與第四個(gè)兩電平橋臂的中點(diǎn)相連，構(gòu)成中線(xiàn)輸出端。

下面結(jié)合附圖，介紹本發(fā)明提出的用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器的工作原理：

圖1是本發(fā)明所提出的用于能源互聯(lián)網(wǎng)的多端口電力電子變換器的電路圖。圖1所示的變換器含有五個(gè)端口：高壓AC端口1、高壓AC端口2、高壓DC端口、低壓DC端口、低壓AC端口。

所述的高壓AC端口1與高壓AC端口2是通過(guò)三個(gè)單相變壓器的原邊串聯(lián)起來(lái)的；三個(gè)單相變壓器副邊一端連在一起，另一端與靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器中的模塊化多電平變換器的交流端通過(guò)濾波器相連；模塊化多電平變換器采用半橋子模塊，如圖2所示；三相旁路開(kāi)關(guān)與三個(gè)單相變壓器并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的旁路功能；三相旁路開(kāi)關(guān)導(dǎo)通后，高壓AC端口1與高壓AC端口2將直接相連。

所述的靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器中的模塊化多電平變換器的直流端連接了高壓DC端口。模塊化多電平變換器是由半橋子模塊構(gòu)成，半橋子模塊的個(gè)數(shù)由高壓DC端口的電壓等級(jí)以及所采用開(kāi)關(guān)器件的耐壓等級(jí)決定。若高壓DC端口的電壓等級(jí)為V_dcH，半橋子模塊的額定電容電壓為V_cSM，則模塊化多電平變換器每相所需子模塊數(shù)為2N＝2V_dcH/V_cSM。

所述的高壓AC端口2和高壓DC端口是通過(guò)基于模塊化多電平變換器的靜止同步補(bǔ)償器連接的。靜止同步補(bǔ)償器與所述的靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器呈背靠背的關(guān)系，兩者所采用的模塊化多電平變換器的結(jié)構(gòu)基本相同。

所述的高壓DC端口不需額外并聯(lián)集中式高壓直流電容。

所述的高壓DC端口與低壓DC端口是通過(guò)由多個(gè)隔離型DC-DC變換器進(jìn)行輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)而構(gòu)成，串聯(lián)的隔離型DC-DC變換器的個(gè)數(shù)由高壓DC端口的電壓等級(jí)以及隔離型DC-DC變換器輸入側(cè)所采用的開(kāi)關(guān)器件的耐壓等級(jí)決定。若高壓DC端口的電壓等級(jí)為V_dcH，隔離型DC-DC變換器的輸入側(cè)直流電壓為V_cH，則所需串聯(lián)的隔離型DC-DC變換器的個(gè)數(shù)為M＝V_dcH/V_cH。

所述的隔離型DC-DC變換器可以為三種拓?fù)洌簣D3所示的原副邊都有LC諧振電路的隔離型DC-DC變換器，圖4所示的原副邊都無(wú)LC諧振電路的隔離型DC-DC變換器和圖5所示的原邊有LC諧振、副邊無(wú)LC諧振電路的隔離型DC-DC變換器，這里所述的LC諧振電路均為L(zhǎng)C串聯(lián)諧振。

所述的三種隔離型DC-DC變換器均包含了高壓直流電容、DC-AC環(huán)節(jié)、高頻變壓器、AC-DC環(huán)節(jié)和低壓直流電容。其中，DC-AC環(huán)節(jié)和AC-DC環(huán)節(jié)都采用了4個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的H橋結(jié)構(gòu)，DC-AC H橋如圖6所示，AC-DC H橋如圖7所示。

所述的隔離型DC-DC變換器都采用高頻變壓器進(jìn)行隔離，通常工作于kHz及以上級(jí)別的開(kāi)關(guān)頻率，且原副邊之間具有較高的隔離電壓。

所述的低壓DC端口與低壓AC端口是通過(guò)三相逆變器進(jìn)行連接的，可以為三種拓?fù)洌簣D8所示的三相兩電平逆變器、圖9所示的三相三電平逆變器和圖10所示的三相四橋臂逆變器。

其中，采用兩電平還是三電平逆變器，是由低壓DC端口電壓等級(jí)和三相逆變器所采用的開(kāi)關(guān)器件電壓等級(jí)決定；而三相四橋臂逆變器，也為兩電平變換器，可提供低壓的三相四線(xiàn)的交流電壓。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式而非對(duì)其限制，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。