一种基于直流能源路由器的微电网系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于直流能源路由器的微电网系统，包括系统监控器(即能源管理平台)、直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块；直流能源路由器具有多个用于接入直流微电源的电源输入端口；直流能源路由器的多个输出端口与直流母线相连；蓄电池模块通过接驳模块与直流母线相连；变流模块与直流母线相连，变流模块用于为交流或直流负载供电；直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块均与系统监控器相连，并均受控于系统监控器。该基于直流能源路由器的微电网系统易于实施，能对各路输入及各路输出能量实现动态智能监控。

A micro grid system based on direct current energy router

The invention discloses a DC micro grid energy system based on router, including the system monitor (i.e. energy management platform), routers, storage battery DC energy module and inverter module; DC energy router having a plurality of power input port access DC micro power supply; DC energy router of the plurality of output ports connected with DC bus battery module; connection module is connected to the DC bus through; converter module is connected to the DC bus converter module used for AC or DC load power supply; DC energy storage battery, router module and inverter module are connected with the monitor system, and are controlled by the monitor system. The microgrid system based on the direct current energy router is easy to implement, and can realize dynamic intelligent monitoring of the input and output energy of all routes.

【技术实现步骤摘要】
一种基于直流能源路由器的微电网系统
本专利技术涉及一种基于直流能源路由器的微电网系统。
技术介绍
现有的直流微电网由直流微电源、储能装置、负荷等构成，直流微电源包括风电、太阳能、燃料电池等分布式能源，类型较多，且具有间歇性、随机性的特点，输出电压存在不稳定、电压水平不一致的问题，各直流能源不能直接汇集，无法对各直流能源实行统一调配控制。目前普遍的解决方案是各分布式能源通过电力电子变换装置电压进行DC/DC变换连接到直流母线，直流母线再通过电力电子变换装置为不同电压等级的交直流负载提供电能，所述微电源输出电压和功率由各独立微电源控制器调节。目前已有最相近似的方案是公开号为CN105932779A的专利中提到了一种微电网的能量路由器，其包括直流母线、发电设备可控开关组、并网转换模块和电力控制系统等。分布式发电设备、用电负载、电网直接与路由器连接，所述路由器集成度高，可满足特定需求，但同时存在输入接口不统一、可移植性差、不利于扩展的问题，难以适应微电网灵活控制的要求。现有技术虽可解决多种分布式能源的接入问题，但同时存在控制不够灵活，不能提供统一的接口，可移植性、可扩展性较差，无法对微网电力潮流分布进行动态控制的问题。因此，有必要设计一种基于直流能源路由器的微电网系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于直流能源路由器的微电网系统，该基于直流能源路由器的微电网系统易于实施，微电网系统在系统监控器的统一监控下运行，安全可靠性高。专利技术的技术解决方案如下：一种基于直流能源路由器的微电网系统，包括系统监控器(即能源管理平台)、直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块；直流能源路由器具有多个用于接入直流微电源的电源输入端口；直流能源路由器的多个输出端口与直流母线相连；蓄电池模块通过接驳模块与直流母线相连；变流模块与直流母线相连，变流模块用于为交流或直流负载供电；直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块均与系统监控器相连，并均受控于系统监控器。微电网系统还包括与直流母线相连的母线补偿装置，母线补偿装置受控于系统监控器。蓄电池模块包括多个蓄电池单体。多个蓄电池单体可以进行串联并联组合。接驳模块为蓄电池接驳箱。变流模块包括用于接交流负载的DC/AC模块和/或用于接直流负载的DC/DC模块。直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块均通过总线与系统监控器相连。优选CAN总线。直流能源路由器包括至少一个路由器组；每一个路由器组包括n个路由器单元；n≥2，n为自然数；每一个路由器单元包括主电路；路由器组中设有驱动电路和控制电路；主电路包括输入端口、降压式变换电路(BUCK电路)和输出端口；所述的输入端口用于连接外部的直流微电源；所述的输出端口用于连接外部的直流母线；降压式变换电路由驱动电路驱动，降压式变换电路受控于控制电路。路由器组置于箱体内(若路由器组为一个，则置于箱体内，若多个路由器组，则对应置于各自的独立的箱体内)。每一个路由器单元还包括用于采集反馈电压或电流信号的数据采集电路；数据采集电路与控制模块相连。数据采集电路包括第一电压检测电路、第二电压检测电路和电流反馈电路。第一电压检测电路和第二电压检测电路分别用于检测输入端口与输出端口的电压，电流反馈电路用于检测输出端口的输出电流。直流微电源为风电发电模块、太阳能发电模块、燃料电池、热力发电模块、飞轮发电模块、压缩空气发电模块中的至少一种。另外：(I)针对直流能源路由器以及微电网系统的控制方法说明如下：一种直流能源路由器的控制方法，所述的直流能源路由器包括主电路、驱动电路和控制电路；主电路包括输入端口、降压式变换电路(BUCK电路)和输出端口；所述的输入端口用于接连接外部的直流微电源，；所述的输出端口用于接连接外部的直流母线；所述的降压式变换电路包括阻塞二极管(D1)、继电保护开关(EMI)、通道开关(SSI)、IGBT、续流二极管(D2)、电感(L1)和电容(C1)；阻塞二极管、继电保护开关、通道开关和IGBT串接在输入端口的正端与续流二极管的阴极之间；电感接在续流二极管的阴极与输出端口的正端之间；电容与输出端口并联；输入端口的负端和输出端口的负端均与续流二极管的阳极相连；驱动电路与控制模块相连，并受控于控制模块；驱动电路的3个输出端分别接继电保护开关、通道开关和IGBT的控制端；驱动模块输出电平信号到继电保护开关和通道开关，驱动电路输出PWM信号到IGBT的控制端(即IGBT的G极)；阻塞二极管(D1)、继电保护开关(EMI)、通道开关(SSI)、IGBT可以依次串联，也可以随意串联，不改变其电气特性。所述的直流能源路由器还包括用于采集反馈电压或电流信号的数据采集电路；数据采集电路与控制模块相连；数据采集电路包括第一电压检测电路、第二电压检测电路和电流反馈电路；第一电压检测电路和第二电压检测电路分别用于检测输入端口与输出端口的电压，电流反馈电路用于检测输出端口的输出电流；控制电路接收外部控制指令对主电路实施控制。包括如下步骤：步骤1：设定监控参数；步骤2：检测直流能源路由器输入电压是否在预设范围内；若是则进入下一步，否则继续检测直流能源路由器输入电压；步骤3：接通继电保护开关和通道开关；并根据监控参数控制PWM波形输出，从而控制直流能源路由器的输出电压和电流；步骤4：检侧输出电压、电流是否超出阈值，若超出则断开继电保护开关和通道开关，停止电压及电流输出；并返回步骤1。步骤1中的监控参数来自所述的外部控制指令。一种微电网系统的控制方法，所述的微电网系统包括系统监控器(即能源管理平台)、直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块；直流能源路由器具有多个用于接入直流微电源的电源输入端口；直流能源路由器的多个输出端口与直流母线相连；蓄电池模块通过接驳模块与直流母线相连；变流模块与直流母线相连，变流模块用于为交流或直流负载供电；直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块均与系统监控器相连，并均受控于系统监控器；控制方法为：由系统监控器控制直流能源路由器的电能输出；由系统监控器通过所述的接驳模块控制蓄电池模块是否与直流母线连接；由系统监控器控制变流模块向负载供电；直流能源路由器端采集的数据传输到系统监控器。针对直流能源路由器的控制包括对直流能源路由器中包含的所有路由器单元进行控制；对第i个路由器单元的控制方法如下，i＝1,2,3，……，N，N为直流能源路由器中包含的路由器单元的总数；步骤1：设定第i个路由器单元的监控参数；步骤2：检测该路由器单元的输入电压是否在预设范围内；若是则进入下一步，否则继续检测该路由器单元的输入电压；步骤3：接通该路由器单元的继电保护开关和通道开关；并根据监控参数控制PWM波形输出，从而控制该路由器单元的输出电压和电流；步骤4：检侧该路由器单元的输出电压、电流是否超出阈值，若超出则断开继电保护开关和通道开关，停止电压及电流输出；并返回步骤1。直流能源路由器与系统监控器通过现场总线相连；步骤1的监控参数由系统监控器通过现场总线发送到直流能源路由器。直流能源路由器连接有MMI模块，步骤1中的监控参数由操作员通过MMI模块输入。微电网系统还包括与直流母线相连的母线补偿装置，系统监控器控制是否投切(投入或切除)母线补偿装置。变流模块包括用于接交流负载的DC/AC模块和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于直流能源路由器的微电网系统，其特征在于，包括系统监控器、直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块；直流能源路由器具有多个用于接入直流微电源的电源输入端口；直流能源路由器的多个输出端口与直流母线相连；蓄电池模块通过接驳模块与直流母线相连；变流模块与直流母线相连，变流模块用于为交流或直流负载供电；直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块均与系统监控器相连，并均受控于系统监控器。

【技术特征摘要】
1.一种基于直流能源路由器的微电网系统，其特征在于，包括系统监控器、直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块；直流能源路由器具有多个用于接入直流微电源的电源输入端口；直流能源路由器的多个输出端口与直流母线相连；蓄电池模块通过接驳模块与直流母线相连；变流模块与直流母线相连，变流模块用于为交流或直流负载供电；直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块均与系统监控器相连，并均受控于系统监控器。2.根据权利要求1所述的基于直流能源路由器的微电网系统，其特征在于，还包括与直流母线相连的母线补偿装置，母线补偿装置受控于系统监控器。3.根据权利要求1所述的基于直流能源路由器的微电网系统，其特征在于，蓄电池模块包括多个蓄电池单体。4.根据权利要求1所述的基于直流能源路由器的微电网系统，其特征在于，接驳模块为蓄电池接驳箱。5.根据权利要求1所述的基于直流能源路由器的微电网系统，其特征在于，变流模块包括用于接交流负载的DC/AC模块和/或用于接直流负载的DC/DC模块。6.根据权利要求1所述的基于直流能源路由器的微电网系统，其特征在于，直流能源路由器、蓄电池模块和变流模块均通过总线与系统监控器相连。7.根据权利要求1所述的基于直流能源路由器的微电网系统，其特征在于，直流能源路由器包括至少一个路由器组；每一个路由器组包括n个路由器单元；n≥2，n为自然数；每一个路由器单元包括主电路；路由器组中设有驱动电路和控制电路；主电路包括输入端口、降压式变换电路(BUCK电路)和输出端口；所述的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航，吕新春，鲁纯，
申请(专利权)人：湖南利能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43