能量路由器及微电网系统技术方案

本发明专利技术涉及一种能量路由器及微电网系统。该能量路由器包括：多个端口；DC/AC变流器单元，通过第一端口与交流子网相连接；第一DC/DC变流器单元，通过第二端口与直流子网相连接；第二DC/DC变流器单元，通过第三端口与储能单元相连接；可变拓扑变流器单元，通过第四端口与外部电网相连接；控制单元，与DC/AC变流器单元、第一DC/DC变流器单元、第二DC/DC变流器单元及可变拓扑变流器单元均相连接。上述实施例中提供的能量路由器通过调整储能单元、直流子网和交流子网的能量流通通道，进而对微电网的能量进行管理，为交流子网和直流子网提供有效的功率支撑，提升能量的利用效率，保证微电网系统的稳定运行。系统的稳定运行。系统的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
能量路由器及微电网系统


[0001]本专利技术涉及能源互联网
，特别是涉及一种能量路由器及微电网系统。

技术介绍

[0002]随着可再生能源渗透率的不断增加以及电力市场化的持续推进，传统源
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荷单向的潮流模式正变为多向流动方式。传统意义上的负荷侧，在配置光伏等分布式电源，或是电动汽车等可调度负荷情况下，也能作为生产者为本地负荷供电，甚至出售电量给电网或是其他电能需求者。电能买卖双方的角色可以任意切换，电能流动的多样性大大增强。为满足未来电网对电能控制复杂多样的要求，能量路由器作为实现灵活能量调配和网络互联的核心，得到了广泛的关注与研究。
[0003]能量路由器是一种集成融合了信息技术与电力电子变换技术、实现分布式能量的高效利用和传输的电力装备。它能提供灵活多样的电气接口，方便各类分布式电源、储能及各种负荷接入，并为系统提供能流控制、无功补偿、电压变换等多种辅助服务，是支撑能源互联网的核心装备。能量路由器拓扑多采用电力电子变压器结构，通过H桥级联以及高频变压器实现低压微电网与高压网络(通常为10kV)互联，取代传统工频变压器，在体积及重量上具有优势。
[0004]然而，此能量路由器拓扑仅能用于与高压交流网络互联，网
‑
网之间低压交流/直流的互联需求并未考虑。此外，电力电子变压器的多级变换也导致其工作效率相对较低，系统控制复杂，可靠性有待考究。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种考虑到交流负载接入需求，能够便于微电网灵活组网的能量路由器，以及一种既包含交流子网又包含直流子网的微电网系统。
[0006]本申请提供了一种能量路由器，其特征在于，包括：
[0007]多个端口，包括第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；
[0008]DC/AC变流器单元，通过所述第一端口与交流子网相连接，用于为所述交流子网提供电压频率支撑；
[0009]第一DC/DC变流器单元，通过所述第二端口与直流子网相连接，用于为所述直流子网提供电压支撑；
[0010]第二DC/DC变流器单元，通过所述第三端口与储能单元相连接，用于控制所述储能单元输出功率及吸收功率，以及平衡直流母线的电压，所述直流母线包括第一直流母线和第二直流母线；
[0011]可变拓扑变流器单元，通过所述第四端口与外部电网相连接；
[0012]控制单元，与所述DC/AC变流器单元、所述第一DC/DC变流器单元、所述第二DC/DC变流器单元及所述可变拓扑变流器单元均相连接，用于获取储能荷电状态信息，监测所述DC/AC变流器单元、所述第一DC/DC变流器单元、所述第二DC/DC变流器单元及所述可变拓扑
变流器单元的工作参数及工作模式。
[0013]上述实施例中提供的能量路由器，通过设置DC/AC变流器单元，兼容了交流子网；通过将控制单元与DC/AC变流器单元、第一DC/DC变流器单元、第二DC/DC变流器单元及可变拓扑变流器单元相连接，使得控制单元能够调整各变流器的运行模式，也就是能够调整储能单元、直流子网和交流子网的能量流通通道，进而可以对微电网的能量进行管理，为交流子网和直流子网提供有效的功率支撑，提升能量的利用效率及本地消纳效率，保证微电网系统的稳定运行。
[0014]在其中一个实施例中，所述DC/AC变流器的交流侧与所述第一端口相连接，直流侧与所述直流母线相连接；
[0015]所述第一DC/DC变流器单元及所述第二DC/DC变流器单元为双向非隔离型buck
‑
boost拓扑，其中，
[0016]所述第一DC/DC变流器单元的低压侧与所述第二端口相连接，高压侧与所述直流母线相连接；
[0017]所述第二DC/DC变流器单元的低压侧与所述第三端口相连接，高压侧与所述直流母线相连接。
[0018]在其中一个实施例中，所述第二端口包括第一子端口及第二子端口；所述第一DC/DC变流器单元包括：第一电容、第一电感、第一开关管及第二开关管，其中，
[0019]所述第一电容与直流子网相并联；
[0020]所诉第一电感的第一端与所述第二端口的第一子端口及所述第一电容的正极板相连接；
[0021]所述第一开关管的集电极与所述第一电感的第二端相连接，所述第一开关管的发射极与所述第二端口的第二子端口及所述第二直流母线相连接；
[0022]所述第二开关管的集电极与所述第一直流母线相连接，所述第二开关管的发射极与所述第一电感的第二端及所述第一开关管的集电极相连接。
[0023]在其中一个实施例中，所述第三端口包括第一子端口及第二子端口；所述第二DC/DC变流器单元包括：第二电容、第二电感、第三开关管及第四开关管，其中，
[0024]所述第二电容与所述储能单元相并联；
[0025]所述第二电感的第一端与所述第三端口的第一子端口及所述第二电容的正极板相连接；
[0026]所述第三开关管的集电极与所述第二电感的第二端相连接，所述第三开关管的发射极与所述第三端口的第二子端口及所述第二直流母线相连接；
[0027]所述第四开关管的集电极与所述第一直流母线相连接，所述第四开关管的发射极与所述第二电感的第二端及所述第三开关管的集电极相连接。
[0028]在其中一个实施例中，所述第一端口包括第一相端口、第二相端口及第三相端口，所述DC/AC变流器单元包括第三电容、第四电容、第五电容；第三电感、第四电感、第五电感；第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管及第十开关管，其中，
[0029]所述第三电容的正极板与所述第一端口的第一相端口相连接，所述第三电容的负极板接地；所述第四电容的正极板与所述第一端口的第二相端口相连接，所述第四电容的负极板接地；所述第五电容的正极板与所述第一端口的第三相端口相连接，所述第五电容
的负极板接地；
[0030]所述第三电感的第一端与所述第三电容的正极板及所述第一端口的第一相端口相连接；所述第四电感的第一端与所述第四电容的正极板及所述第一端口的第二相端口相连接；所述第五电感的第一端与所述第五电容的正极板及所述第一端口的第三相端口相连接；
[0031]所述第五开关管的发射极与所述第六开关管的集电极及所述第三电感的第二端相连接，所述第七开关管的发射极与所述第八开关管的集电极及所述第四电感的第二端相连接，所述第九开关管的发射极与所述第十开关管的集电极及所述第五电感的第二端相连接；
[0032]所述第五开关管、第七开关管及第九开关管的集电极均与所述第一直流母线相连接，所述第六开关管、第八开关管及第十开关管的发射极均与所述第二直流母线相连接。
[0033]在其中一个实施例中，所述第四端口包括第一相端口、第二相端口及第三相端口，所述可变拓扑变流器单元包括：第六电容、第七电容、第八电容；第六电感、第七电感、第八电感；第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第十四开关管、第十五开关管及第十六开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能量路由器，其特征在于，包括：多个端口，包括第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；DC/AC变流器单元，通过所述第一端口与交流子网相连接，用于为所述交流子网提供电压频率支撑；第一DC/DC变流器单元，通过所述第二端口与直流子网相连接，用于为所述直流子网提供电压支撑；第二DC/DC变流器单元，通过所述第三端口与储能单元相连接，用于控制所述储能单元输出功率及吸收功率，以及平衡直流母线的电压，所述直流母线包括第一直流母线和第二直流母线；可变拓扑变流器单元，通过所述第四端口与外部电网相连接；控制单元，与所述DC/AC变流器单元、所述第一DC/DC变流器单元、所述第二DC/DC变流器单元及所述可变拓扑变流器单元均相连接，用于获取储能荷电状态信息，监测所述DC/AC变流器单元、所述第一DC/DC变流器单元、所述第二DC/DC变流器单元及所述可变拓扑变流器单元的工作参数及工作模式。2.根据权利要求1所述的能量路由器，其特征在于，所述DC/AC变流器的交流侧与所述第一端口相连接，直流侧与所述直流母线相连接；所述第一DC/DC变流器单元及所述第二DC/DC变流器单元为双向非隔离型buck
‑
boost拓扑，其中，所述第一DC/DC变流器单元的低压侧与所述第二端口相连接，高压侧与所述直流母线相连接；所述第二DC/DC变流器单元的低压侧与所述第三端口相连接，高压侧与所述直流母线相连接。3.根据权利要求1所述的能量路由器，其特征在于，所述第二端口包括第一子端口及第二子端口；所述第一DC/DC变流器单元包括：第一电容、第一电感、第一开关管及第二开关管，其中，所述第一电容与直流子网相并联；所诉第一电感的第一端与所述第二端口的第一子端口及所述第一电容的正极板相连接；所述第一开关管的集电极与所述第一电感的第二端相连接，所述第一开关管的发射极与所述第二端口的第二子端口及所述第二直流母线相连接；所述第二开关管的集电极与所述第一直流母线相连接，所述第二开关管的发射极与所述第一电感的第二端及所述第一开关管的集电极相连接。4.根据权利要求1所述的能量路由器，其特征在于，所述第三端口包括第一子端口及第二子端口；所述第二DC/DC变流器单元包括：第二电容、第二电感、第三开关管及第四开关管，其中，所述第二电容与所述储能单元相并联；所述第二电感的第一端与所述第三端口的第一子端口及所述第二电容的正极板相连接；所述第三开关管的集电极与所述第二电感的第二端相连接，所述第三开关管的发射极
与所述第三端口的第二子端口及所述第二直流母线相连接；所述第四开关管的集电极与所述第一直流母线相连接，所述第四开关管的发射极与所述第二电感的第二端及所述第三开关管的集电极相连接。5.根据权利要求1所述的能量路由器，其特征在于，所述第一端口包括第一相端口、第二相端口及第三相端口，所述DC/AC变流器单元包括第三电容、第四电容、第五电容；第三电感、第四电感、第五电感；第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第九开关管及第十开关管，其中，所述第三电容的正极板与所述第一端口的第一相端口相连接，所述第三电容的负极板接地；所述第四电容的正极板与所述第一端口的第二相端口相连接，所述第四电容的负极板接地；所述第五电容的正极板与所述第一端口的第三相端口相连接，所述第五电容的负极板接地；所述第三电感的第一端与所述第三电容的正极板及所述第一端口的第一相端口相连接；所述第四电感的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：蹇林旎，喻航，尚一通，章程，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：