一种一体化多端口直流变换器及系统的制作方法

本发明涉及电力电子开关，具体涉及一种一体化多端口直流变换器及系统。

背景技术：

1、随着分布式电源、燃料电池、制氢装置以及储能设备等直流电源和直流负载的接入，需要将多种具有不同输出特性的直流电源和新型负荷通过一个功率接口组成一个混合发电系统。多端口变换器具有能够通过控制端口间的协调控制进行多种能源的能量管控与分配等特点。通过合理的控制方式，多端口变换器能够实现系统工作模式的自主切换，并且能够提高输出电能的质量，提高配电网灵活性。

2、目前国内外对多端口直流变换器进行了越来越多的研究，在不同的应用场景中对不同类型的拓扑结构都有分析，按照有无电气隔离可以划分为非隔离型、部分隔离型和完全隔离型三种类型。非隔离型和部分隔离型的变换器没有实现完全的电气隔离，存在一定安全隐患，不适用于功率较大的场合。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种一体化多端口直流变换器及系统，以解决非隔离型和部分隔离型的变换器没有实现完全的电气隔离的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种一体化多端口直流变换器，包括：多个整流器、多个逆变器、多个电源端口、多个供电端口及多绕组隔离变压器，其中，逆变器，其直流侧与一个电源端口连接，其交流侧与多绕组隔离变压器的一组原边绕组连接；整流器，其交流侧与多绕组隔离变压器的一组副边绕组连接，其直流侧与一个供电端口连接；每个电源端口连接一种类型电源，每个供电端口连接一种类型负载。

3、本发明的多端口直流变换器可灵活接入多种能源和多元负载，满足不同场景下对端口和电压的需求。

4、在一种可选的实施方式中，电源包括：电网及新能源。

5、在一种可选的实施方式中，负载包括：制氢系统及储能系统。

6、在一种可选的实施方式中，当电网故障时，新能源为制氢系统及储能系统供电；当电网及新能源均故障时，储能系统为制氢系统供电。

7、在一种可选的实施方式中，逆变器包括：第一直流支撑电容及全桥逆变电路，其中，全桥逆变电路，其直流侧与一个电源端口连接，其交流侧与多绕组隔离变压器的一组原边绕组连接；第一直流支撑电容，其与全桥逆变电路的直流侧并联连接。

8、在一种可选的实施方式中，全桥逆变电路包括：第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关，其中，第一可控开关与第二可控开关串联连接后构成第一桥臂；第三可控开关与第四可控开关串联连接后构成第二桥臂；第一桥臂的中点及第二桥臂的中点分别与多绕组隔离变压器的一组副边绕组的两端对应连接；第一桥臂与第二桥臂并联连接后与一个电源端口连接。

9、在一种可选的实施方式中，当供电端口与制氢系统连接时，整流器包括：第二直流支撑电容及升压电路，其中，升压电路，其交流侧与多绕组隔离变压器的一组副边绕组连接，其直流侧与一个供电端口连接；第二直流支撑电容，其与升压电路的直流侧并联连接。

10、在一种可选的实施方式中，升压电路包括：第一二极管、第二二极管、第五可控开关及第六可控开关，其中，第一二极管与第五可控开关串联连接后构成第一桥臂；第二二极管与第六可控开关串联连接后构成第二桥臂；第一桥臂的中点及第二桥臂的中点分别与多绕组隔离变压器的一组副边绕组的两端对应连接；第一桥臂与第二桥臂并联连接后与制氢系统连接。

11、本发明的高频变换器一体化结构设计，利用可控、不控两种类型的器件，最大限度的减少了器件的数量，减小占地面积，简化外部接线，适合应用于配电网中。

12、在一种可选的实施方式中，当供电端口与储能系统连接时，整流器包括：第三直流支撑电容及全桥整流电路，其中，全桥整流电路，其交流侧与多绕组隔离变压器的一组副边绕组连接，其直流侧与一个供电端口连接；第三直流支撑电容，其与全桥整流电路的直流侧并联连接。

13、第二方面，本发明提供了一种一体化多端口直流变换系统，包括：多个第一方面的直流变换器，其中，多个直流变换器的逆变器的直流侧串联或并联连接后，与一个电源端口连接；多个直流变换器的整流器的直流侧串联或并联连接后，与一个供电端口连接。

技术特征：

1.一种一体化多端口直流变换器，其特征在于，包括：多个整流器、多个逆变器、多个电源端口、多个供电端口及多绕组隔离变压器，其中，

2.根据权利要求1所述的一体化多端口直流变换器，其特征在于，所述电源包括：电网及新能源。

3.根据权利要求2所述的一体化多端口直流变换器，其特征在于，所述负载包括：制氢系统及储能系统。

4.根据权利要求3所述的一体化多端口直流变换器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一体化多端口直流变换器，其特征在于，所述逆变器包括：第一直流支撑电容及全桥逆变电路，其中，

6.根据权利要求5所述的一体化多端口直流变换器，其特征在于，所述全桥逆变电路包括：第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关及第四可控开关，其中，

7.根据权利要求3所述的一体化多端口直流变换器，其特征在于，当供电端口与制氢系统连接时，所述整流器包括：第二直流支撑电容及升压电路，其中，

8.根据权利要求7所述的一体化多端口直流变换器，其特征在于，所述升压电路包括：第一二极管、第二二极管、第五可控开关及第六可控开关，其中，

9.根据权利要求3所述的一体化多端口直流变换器，其特征在于，当供电端口与储能系统连接时，所述整流器包括：第三直流支撑电容及全桥整流电路，其中，

10.一种一体化多端口直流变换系统，其特征在于，包括：多个权利要求1至9任一项所述的直流变换器，其中，

技术总结
本发明涉及电力电子开关技术领域，公开了一种一体化多端口直流变换器，逆变器，其直流侧与一个电源端口连接，其交流侧与多绕组隔离变压器的一组原边绕组连接；整流器，其交流侧与多绕组隔离变压器的一组副边绕组连接，其直流侧与一个供电端口连接；每个电源端口连接一种类型电源，每个供电端口连接一种类型负载。多端口直流变换器可灵活接入多种能源和多元负载，满足不同场景下对端口和电压的需求。

技术研发人员：刘海军,赵国亮,李卫国,慕小斌,徐云飞,杨士慧,乔光尧,尉志勇,王志凯,李芳义,杨春,张淆雨,袁佩娥,王轩,毛航银,李乃一
受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14