[發明專利]一種家用式能量路由器

在審

• 申請號: 201711110212.5
• 申請日: 2017-11-12
• 公開（公告）號: CN107749642A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 曾偉;孫旻;何昊;黃揚琪;何偉;熊俊杰
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;H02J13/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所36122
• 代理人: 姚伯川

1.一種家用式能量路由器，包括直流母線、路由器第一端口～路由器第五端口、控制芯片、端口傳感器采集處理電路、直流母線傳感器采集處理電路、端口開關驅動電路和通訊電路，其特征在于：

所述直流母線由正、負母線組成；路由器第一端口～路由器第五端口并聯在直流正、負母線上；端口傳感器采集處理電路采集并處理端口的電壓、電流信號，然后將其傳輸給控制芯片；直流母線傳感器采集處理電路采集直流母線的電壓、電流信號，然后傳輸給控制芯片；控制芯片將采樣數據匯總并處理發出控制信號，通過端口開關驅動電路控制路由器第一端口～路由器第五端口中端口開關的閉合與斷開以及電力電子變換器的工作狀態，主控制器中的控制芯片通過通訊電路和每一個路由端口保持通信，整個能量路由器通過直流母線實現能量的雙向流動，通過控制芯片實現信息的雙向流動；交流電網無故障時，通過路由器第一端口連接至直流母線上，能量路由器工作在并網模式；交流電網故障時，斷開路由器第一端口中的三相變流器，能量路由器進入孤島模式。

2.根據權利要求1所述的一種家用式能量路由器，其特征在于，所述路由第一端口～路由器第五端口分別接入交流電網、光伏電池、蓄電池、柴油發電機和家用電交流負載；

路由器第一端口內部包含一個三相AC/DC變流器和四個端口開關，將交流電網連接在直流母線上，其中三個端口開關采用交流斷路器，另一個端口開關采用直流斷路器；路由器第二端口內部包含一個隔離DC-DC電路和二個端口開關將光伏電池連接在直流母線上，其中端口開關選用直流斷路器；路由器第三端口內部包含一個雙向Buck/Boost電路和一個端口開關將蓄電池連接在直流母線上，其中端口開關選用直流斷路器；路由器第四端口內部包含一個Boost-PFC電路和二個端口開關將柴油發電機連接在直流母線上，其中一個端口開關采用直流斷路器，另一個端口開關采用交流斷路器；路由器第五端口內部包含一個單相DC-AC逆變器和二個端口開關，將家用電交流負載連接在直流母線上，其中一個端口開關采用直流斷路器，另一個端口開關采用交流斷路器。

3.根據權利要求1所述的一種家用式能量路由器，其特征在于，所述路由器第一端口～路由器第五端口經過電力電子變換器變換后的電壓為U_dcin，直流母線電壓為U_dc-bus，當發電設備發電、交流電網以及儲能設備向直流母線輸電時，電壓經過變換后必須滿足U_dcin＝U_dc-bus才能實現正常接入支路母線；

通過每個路由器第一端口～路由器第五端口，直流母線與交流電網、光伏電池、柴油機、儲能設備、用電負載之間的能量流動方式有4種，即能量從發電設備流入直流母線，能量從儲能設備流向直流母線，能量從交流電網流向直流母線，能量從直流母線流出向負載供電、向儲能設備充電、向交流電網回饋。

4.根據權利要求1所述的一種家用式能量路由器，其特征在于，所述路由器第一端口～路由器第五端口都含有控制器，其控制芯片是一個信息運算處理中心，選用FPGA與ARM兩種微處理控制芯片；FPGA接收來自端口傳感器采集電路采集到的端口電壓、電流信號，接收直流母線傳感器采集處理電路采集到的直流母線電壓、電流信號，進行匯總后傳送給ARM進行數據比較及運算，并接收ARM給出的運算結果產生控制信號，輸出給端口開關驅動電路；控制路由端口中電力電子變換器的導通狀態以及端口開關的閉合與斷開，在FPGA微處理控制芯片與ARM微處理控制芯片之間存在交互信息流；控制芯片通過通訊電路，即是控制器局域網總線CAN可實現各端口的實時信息互通，實時監測各路由端口的電壓電流是否正常，路由器第一端口中的控制器為主控制器，其控制芯片可通過總線CAN完成對路由器第二端口～路由器第五端口的子控制器的控制，實現信息的雙向流動；

通過控制芯片進行能量控制，并網設備、光伏電池、柴油機、儲能設備和家用電交流負載五大模塊接入能量路由端口，控制各個模塊通過直流母線實現能量的多向流動。