一种交直流混合并离网能量路由器装置制造方法及图纸

本专利公开了一种交直流混合并离网能量路由器装置，主要由分布式电源接口、双向交流功率并网接口、单向直流功率输出接口、传感器信号接口、储能电池接口、单向交流功率输出接口、能量路由器控制模块、电能计量表（10、16）、并网转换开关、离网转换开关、多MPPT‑DC/DC模块、双向DC/AC模块、开关电源/整流模块组成，根据传感器信号接口、分布式电源接口、储能电池接口传输的数据情况，通过能量路由器控制模块对单向直流功率输出接口、双向交流功率并网接口的检测与控制，实现面向不同负荷和不同时段的多路径交直流混合并离网主动式供配电，优化微电网结构，提高清洁能源接入比例和主动式配电能力。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混合并离网能量路由器装置
本专利为一种交直流混合并离网能量路由器装置，适用于交直流混合供电的微电网复合供电系统。如对于已有市电供电的通信基站，可实现与市电交流母线和基站内部直流母线不同负荷和不同时段的多路径交直流混合并离网主动式供配电。
技术介绍
用于电能场合的能量路由器，又称为电能路由器，是指一种可实现能量的多向流动能力和对功率流的主动控制的设备；作为配电网中分布式电源、无功补偿设备、储能设备、负荷等的智能接口，应该在保证电能质量的前提下，灵活地管理区域电网内部及整个配电网中的动态电能。与信息技术的融合使电能路由器拥有通讯和智能决策能力，可根据网络运行状态以及用户和控制中心的指令，实现对电力网络能量流的主动管理。随着可再生能源发电装置、储能设备及各种类型的电能负载的接入，传统的电力系统设备无法满足供电形式多样和能量多向流动以及功率流的主动调控等要求，无法适应未来电力市场化的需要。基于电力电子变换技术构成的能量路由器，不但可为不同的新能源发电装置和不同类型负载提供灵活多样化的接口电气形式，还可实现能量的多向流动能力和对功率流的主动控制。与信息技术的融合使能量路由器拥有通讯和智能决策能力，可根据网络运行状态以及用户和控制中心的指令，实现对电力网络能量流的主动管理。微电网是基于局部配电网建设的，风、光、天然气等各类分布式能源多能互补，具备较高的新能源电力接入比例，可通过储能和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，比分布式能源具有更高的稳定性和可靠性，更为可控，也可根据需要与公共电网灵活互动，且能够相对独立运行的智慧型能源综合利用局域网。微电网可充分有效地发挥分布式清洁能源潜力，减少分布式电源容量小、发电功率不稳定、独立供电可靠性低等不利因素，确保电网安全运行，是大电网的有益补充；微电网可以促进传统产业的升级换代，从经济环保的角度也可以发挥巨大作用。在接入了分布式电源的配电系统中，不同的分布式电源、同一分布式电源在不同时刻具有多种不同供电能力和供电电能质量；同时，负荷侧电力用户的各种负载对电源的供电能力及电能质量的需求也不尽相同。如何实现电源与负载的匹配运行，建立一个电源与负载协调运行的电力网络控制系统势在必行。能量路由器的概念及其能量管理方法，是为解决上述问题而提出的，能量路由器的控制目标是实现电源与负载的最优化匹配运行。本专利所述的一种交直流混合并离网能量路由器装置，可实现面向不同负荷和不同时段的多路径交直流混合并离网主动式供配电，优化微电网结构，提高清洁能源接入比例和主动式配电能力。现有专利及文献对比：1.一种基于交直流混合微电网的多母线居民区供电系统：公开号CN205489531U，技术，是一种三级直流母线、1交流母线的拓扑，通过1个2个端口的双向DC-DC进行转化，1个2口的AC-AC进行转化。对比本专利，是一种能量路由器，具备并离网接口功能，其中双向DC-AC模块（13）具有至少3个端口。2.交直流微电网并网柔性串并联多功能能量控制器：公开号CN104917199A，专利技术专利，主要主要保护的是DC-DC-AC电路的交直流转换拓扑。对比本专利，重点是一种能量路由器，具有交直流能源接口、信号采集接口，主动式并离网配电、计量的功能，可实现针对交直流负荷分时供电控制。3.自储能型能量路由器研究：《电网技术》2017第41卷第2期，主要强调SESER的AC-DC的具体的拓扑结构和对应的软件控制策略。对比本专利，是一种能量路由器，具有交直流能源接口、信号采集接口，主动式并离网配电、计量的功能，可实现针对交直流负荷分时供电控制。4.户用型能量路由器的微电网应用技术：《太阳能》2018第1期P58-61TM727，对具体的控制实现无明确说明。是一种能量路由器，具有交直流能源接口、信号采集接口，主动式并离网配电、计量的功能，对比本专利，可实现针对交直流负荷分时供电控制。
技术实现思路
本专利公开了一种交直流混合并离网能量路由器装置，主要由分布式电源接口（P4）、双向交流功率并网接口（P1）、单向直流功率输出接口（P2）、传感器信号接口（P3）、储能电池接口（P5）、单向交流功率输出接口（P6）、能量路由器控制模块（12）、电能计量表（10、16）、并网转换开关（14）、离网转换开关（9）、多MPPT-DC/DC模块（17）、双向DC/AC模块（13）、开关电源/整流模块（11）组成，根据传感器信号接口（P3）、分布式电源接口（P4-1......N）、储能电池接口（P5）传输的数据情况，通过能量路由器控制模块（12）来实施对单向直流功率输出接口（P2）、双向交流功率并网接口（P1）的检测与控制，实现面向不同负荷和不同时段的多路径交直流混合并离网主动式供配电，优化微电网结构，提高清洁能源接入比例和主动式配电能力。其中，双向DC/AC模块（13），是非隔离型DC/AC变换器，具有至少2个输入端与多MPPT-DC/DC模块（17）的输出端分别连接、至少有1个输入端与储能电池连接，具有至少1个双向交流功率端口、至少1个离网交流功率端口。双向交流功率并网接口（P1）与双向DC/AC模块（13）的双向交流功率端口之间，存在至少一个串联的并联转换开关（14）；标准开关电源/整流模块（11）输入接口与双向DC/AC模块（13）的离网交流功率端口之间，存在至少一个串联的离网转换开关（9），且并联转换开关（14）与离网转换开关（9）为常开开关、不在同一时间闭合。其中，MPPT-DC/DC模块（17），是非隔离型DC/AC变换器，具有至少1个输入端与分布式电源输入接口（15）连接、具有至少1个储能电池接口（P5）与储能电池连接，且多个输出端仅作为单向充电通道连接、具有至少1个输出端与双向DC/AC模块（13）的输入端连接；其内部最多包含两组串联的DC/DC非隔离型BOOST或BOOST-BUCK变换器。其中，开关电源/整流模块（11），是高频隔离型变换器，支持电压交流输入和直流输入，输出为直流，且具有至少1路支持直流输出电压调节的模拟或数字接口，与能量路由器控制模块（12）的模拟控制接口或数字控制接口相连，例如可根据传感器信号接口（P3）采集的基站后备电池电压，控制开关电源/整流模块（11）的输出电压，控制范围为额定输出电压的50%~200%。其中，并网转换开关（14）、离网转换开关（9），可同时采用空气开关、继电器、电力电子开关中的任意2种或3种的串联组合，并受能量路由器控制模块（12）的监测及控制。其中，储能电池接口（P5）、单向直流功率输出接口（P2）对应的电压范围是直流12~1000VDC。其中，传感器信号接口（P3）包含至少1路传感器信号采集，信号可以是模拟或数字信号。储能电池接口（P5）包含至少1路充电接口、至少1路放电接口。分布式电源接口（P4）至少包含1路分布式电源输入接口。本专利的优势在于：1、融合了光伏等分布式电源输入、储能单元接口、用电计量单元，具备对输出交直流功率调节与控制及用电计量的功能。2、双向交流功率并网接口（P1）为双向接口，即可从电网获取电能，也可实现向电网侧输入，即能够传输双向能量流。3、离网转换开关（9）与并联转换开关（14）为常开开关、两者不在同一时间闭合的特性可实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利公开了一种交直流混合并离网能量路由器装置，主要由分布式电源接口（P4）、双向交流功率并网接口（P1）、单向直流功率输出接口（P2）、传感器信号接口（P3）、储能电池接口（P5）、单向交流功率输出接口（P6）、能量路由器控制模块（12）、电能计量表（10、16）、并网转换开关（14）、离网转换开关（9）、多MPPT‑DC/DC模块（17）、双向DC/AC模块（13）、开关电源/整流模块（11）组成，根据传感器信号接口（P3）、分布式电源接口（P4‑1......N）、储能电池接口（P5）传输的数据情况，通过能量路由器控制模块（12）对单向直流功率输出接口（P2）、双向交流功率并网接口（P1）的检测与控制，实现面向不同负荷和不同时段的多路径交直流混合并离网主动式供配电，优化微电网结构，提高清洁能源接入比例和主动式配电能力。

【技术特征摘要】
1.本专利公开了一种交直流混合并离网能量路由器装置，主要由分布式电源接口（P4）、双向交流功率并网接口（P1）、单向直流功率输出接口（P2）、传感器信号接口（P3）、储能电池接口（P5）、单向交流功率输出接口（P6）、能量路由器控制模块（12）、电能计量表（10、16）、并网转换开关（14）、离网转换开关（9）、多MPPT-DC/DC模块（17）、双向DC/AC模块（13）、开关电源/整流模块（11）组成，根据传感器信号接口（P3）、分布式电源接口（P4-1......N）、储能电池接口（P5）传输的数据情况，通过能量路由器控制模块（12）对单向直流功率输出接口（P2）、双向交流功率并网接口（P1）的检测与控制，实现面向不同负荷和不同时段的多路径交直流混合并离网主动式供配电，优化微电网结构，提高清洁能源接入比例和主动式配电能力。2.根据权利要求1所述的双向DC/AC模块（13），其特征在于，是非隔离型DC/AC变换器，具有至少2个输入端与多MPPT-DC/DC模块（17）的输出端分别连接、至少有1个输入端与储能电池连接，具有至少1个双向交流功率端口、至少1个离网交流功率端口；双向交流功率并网接口（P1）与双向DC/AC模块（13）的双向交流功率端口之间，存在至少一个串联的并联转换开关（14）；标准开关电源/整流模块（11）输入接口与双向DC/AC模块（13）的离网交流输出功率端口之间，存在至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟英峰，王纪巧，
申请(专利权)人：无锡美凯能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32