(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211225112.8 (22)申请日 2022.10.09 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区新 街口 街道四牌楼 2号 (72)发明人 李硕　王建华　杨景刚　肖小龙　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 专利代理师 王艳秋 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/36(2006.01) H02J 3/28(2006.01) H02J 3/32(2006.01) H02J 3/30(2006.01)H02M 7/04(2006.01) H02M 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种多电压等级柔 性互联装置 (57)摘要 本发明公开了一种多电压等级柔性互联装 置， 涉及中低压直流配电技术领域， 多电压等级 直流组网装置包括2个多绕组变压器、 中压功率 转供模块及低压直流组网模块。 中压功率转供模 块含多个A C/DC变换器， AC/DC变换器在交流侧通 过多绕组变压器与中压交流配电馈线连接， 直流 侧串联构成中压直流母线， 分别采用功率控制以 及直流电压控制策略， 实现系统功率转供； 低压 直流组网模块包含2个A C/DC变换器及多个DC/DC 变换器， 储能、 光伏及直流负荷通过DC/DC变换器 接入低压直流母线， 其中A C/DC变换器及双向DC/ DC变换器采用虚拟电机控制策略， 为系统提供惯 性， 实现各源荷稳定 接入。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115425691 A 2022.12.02 CN 115425691 A 1.一种多电压等级柔 性互联装置， 其特 征在于， 包括： 2个多绕组变压器； 中压功率转供模块， 其交流侧通过多绕组变压器与中压交流配电馈线连接， 直流侧级 联构成中压直 流母线； 低压直流组网模块， 其交流侧通过多绕组变压器与中压交流配电馈线连接， 直流侧级 联构成低压直 流母线， 直 流侧可接入直 流负荷及分布式电源。 2.根据权利要求1所述的多电压等级柔性互联装置， 其特征在于， 中压功率转供模块两 端分别包含n个AC/DC变换器A和n个AC/DC变换器B； AC/DC变换器A和AC/DC变换器B的交流端 口通过交流断路器与多绕组变压器对应绕组串 联； AC/DC变换器A和AC/DC变换器B的直流侧 电容连接有电力电子开关； AC/DC变换器A的直流侧端口串联， AC/DC变换器B的直流侧端口 串联， 构成两端中压直 流端口， 中压直 流端口级联构成中压直 流母线。 3.根据权利要求1所述的多电压等级柔性互联装置， 其特征在于， 低压直流组网模块的 交流接口侧各有一个AC/DC变换器C1和AC/DC变换器D1， AC/DC变换器C1、 D1交流侧分别通过 交流断路器与多绕组变压器对应绕组串联， AC/DC变换器C1、 D1的直流侧串联直流断路器构 成直流端口， 直 流端口级联构成低压直 流母线。 4.根据权利要求3所述的多电压等级柔性互联装置， 其特征在于， 储能装置通过双向 DC/DC变换器接入低压直流母线； 光伏和直流负荷通过单向DC/DC变换器接入低压直流母 线。 5.根据权利要求2所述的多电压等级柔性互联装置， 其特征在于， 中压功率转供模块的 一侧交流馈线连接的AC/DC变换器采用功率控制方法， 中压功率转供模块的另一侧交流馈 线连接的AC /DC变换器采用直 流电压控制方法， 且各AC /DC变换器采用均压控制方法。 6.根据权利要求2所述的多电压等级柔性互联装置， 其特征在于， 中压功率转供模块在 直流侧短路故障情况时， 各AC /DC变换器各电力电子开关 关断， 且各交流侧断路器断开； 中压功率转供模块的子模块故障情况时， 关断故障的子模块直流电容级联电力电子开 关， 并断开故障的子模块交流侧断路器， 故障的子模块中其 余电力电子开关闭合。 7.根据权利要求4所述的多电压等级柔性互联装置， 其特征在于， 低压直流组网模块的 AC/DC变换器及双向DC/DC变换器采用虚拟电机控制策略， 通过模拟电动机外特性为直流系 统提供惯量， 连接光伏的单向DC/DC变换器采用MPPT控制策略， 连接负荷的单向DC/DC变换 器采用输出电压控制策略。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115425691 A 2一种多电压等级柔性互联装 置 技术领域 [0001]本发明涉及中低压直 流配电技 术领域， 具体的是一种多电压等级柔 性互联装置 。 背景技术 [0002]配电网是电力系统的重要组成部分之一， 直接影响用户日常生活质量及地区经济 发展， 目前配电网普遍采用合环设计、 开环运行的方式， 随着国民经济快速发展以及产业结 构升级， 用户的用电需求及网架建设 间的不匹配问题日益凸显。 不同区域符合 发展不均， 导 致部分配电线路轻载输送容量无法得到充分利用， 而部分配电线路重载存在运行安全风 险。 [0003]大量光伏、 数据中心、 电动汽车等新型源荷就地接入配电网， 该类源荷的随机性将 不可避免地造成配电网电压和潮流的随机波动。 而相比于传统交流配电系统， 基于电力电 子技术的直流配电系统有供电容量更大、 供电半径更长、 运行效率更高、 可控性强、 电能质 量问题不突出， 不需要进行无功补偿， 可闭环运行、 节省走廊资源25％～30％等优势。 在局 部基于柔性互联装置进行直流组网， 则可省去规模化直流型源、 荷、 储接入的交/直转换环 节， 有效提升系统效率， 同时便 于源、 荷、 储之间的灵活协同控制。 [0004]然而， 目前的柔性互联装置主要为单电压等级型装置， 针对中压柔性互联场景， 如 采用中压直流母线， 则不利于电动汽车、 数据中心 等新型负荷的直接接入， 需额外增加一级 直流变换环 节。 针对该问题， 现在提出一种多电压等级型柔 性互联装置 。 发明内容 [0005]为解决上述背景技术中提到的不足， 本发明的目的在于提供一种多电压等级型柔 性互联装置 。 [0006]本发明的目的可以通过以下技 术方案实现： [0007]2个多绕组变压器； [0008]中压功率转供模块， 其交流侧通过多绕组变压器与 中压交流配电馈线连接， 直流 侧级联构成中压直 流母线； [0009]低压直流组网模块， 其交流侧通过多绕组变压器与 中压交流配电馈线连接， 直流 侧级联构成低压直 流母线， 直 流侧可接入直 流负荷及分布式电源。 [0010]进一步地， 中压功率转供模块两端分别包含n个AC/DC变换器A和 n个AC/DC变换器 B； AC/DC变换器A和AC/DC变换器B的交流端口通过交流断路器与多绕组变压器对应绕组串 联； AC/DC变换器A和AC/DC变换器B的直流侧电容连接有电力电子开关； AC/DC变换器A的直 流侧端口串 联， AC/DC变换器B的直流侧端口串 联， 构成两端中压直流端口， 中压直流端口级 联构成中压直 流母线。 [0011]进一步地， 低 压直流组网模块的交流接口侧各有一个AC/DC变换器C1和AC/DC变换 器D1， AC/DC变换器C1、 D1交流侧分别 通过交流断路器与多 绕组变压器对应绕组串联， AC/DC 变换器C1、 D1的直流侧串联直 流断路器构成直 流端口， 直 流端口级联构成低压直 流母线。说　明　书 1/3 页 3 CN 115425691 A 3