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一种能量路由器及其控制方法发明专利

更新时间:2024-07-04
一种能量路由器及其控制方法发明专利 专利申请类型:发明专利;
地区:广东-深圳;
源自:深圳高价值专利检索信息库;

专利名称:一种能量路由器及其控制方法

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202111108804.X

专利申请(专利权)人:深圳市信海致远科技有限公司
权利人地址:广东省深圳市宝安区石岩街道龙腾社区上屋村委径贝村松白路东侧合志和厂区厂房B201

专利发明(设计)人:何周平,柴若愚,陈洪才,王增全

专利摘要:本发明公开了一种能量路由器及其控制方法,通过能量路由器的隔离作用,将不同交流系统间的电压及频率波动相互隔离;通过检测电能波动,来控制电网与微电网和低压设备之间的连接,能够在微电网出现故障时,快速切断电网与微电网之间的连接,减少停电影响范围。本发明中的变换器自身携带一定的电气隔离性能,同时设置了隔离器,增强电气隔离等级的同时,实现了电压的升降转换。本发明中设置有多个滤波器,滤除了电流中的谐波,提高了电能的传输质量。

主权利要求:
1.一种能量路由器,其特征在于,包括第一滤波器、第一变换器、隔离器、第二变换器、第二滤波器、低压输出模块、第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器;
所述第一滤波器的输入端连接至电网,所述第一滤波器的输出端通过第一变换器连接至隔离器的输入端,所述隔离器的输出端分别连接至低压输出模块的输入端和第二变换器的输入端,所述第二变换器的输出端通过第二滤波器连接至微电网,所述低压输出模块的输出端连接至低压设备;所述第一变换器、隔离器、第二变换器和低压输出模块上均设置有受控端,所述第一变换器的受控端连接至第一控制器,所述隔离器的受控端连接至第二控制器,所述第二变换器的受控端连接至第三控制器;所述低压输出模块的受控端连接至第四控制器;
所述第一滤波器包括变压器T1、电感L1、电感L2、电感L3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、接地电容C1、接地电容C2、接地电容C3、电感L4、电感L5、电感L6、电阻R4、电阻R5以及电阻R6;
所述变压器T1的一次侧为第一滤波器的输入端,且其与电网连接;所述变压器T1的二次侧对应的三相分别与电感L1的一端、电感L2的一端和电感L3的一端连接,所述电感L1的另一端通过电阻R1分别与接地电容C1和电感L4的一端连接,所述电感L2的另一端通过电阻R2分别与接地电容C2和电感L5的一端连接,所述电感L3的另一端通过电阻R3分别与接地电容C3和电感L6的一端连接,所述电感L4的另一端与电阻R4的一端连接,所述电感L5的另一端与电阻R5的一端连接,所述电感L6的另一端与电阻R6一端连接,所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端和电阻R6的另一端共同组成第一滤波器的输出端;
所述第一变换器包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5以及开关管S6;
所述开关管S1的源极、开关管S2的源极和开关管S3的源极共同组成第一变换器的输入端,所述开关管S1的源极分别与开关管S4的漏极和电阻R6的另一端连接,所述开关管S2的源极分别与开关管S5的漏极和电阻R5的另一端连接,所述开关管S3的源极分别与开关管S6的漏极和电阻R4的另一端连接,所述开关管S1的漏极分别与开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接,所述开关管S4的源极分别与开关管S5的源极和开关管S6的源极连接;
所述开关管S1的栅极、开关管S2的栅极、开关管S3的栅极、开关管S4的栅极、开关管S5的栅极和开关管S6的栅极共同组成第一变换器的受控端,所述开关管S1的漏极、开关管S2的漏极和开关管S3的漏极共同组成第一变换器的第一输出端,所述开关管S4源极、开关管S5源极和开关管S6的源极共同组成第一变换器的第二输出端;
所述隔离器包括第一隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型DC‑DC变换器;
所述第一隔离型DC‑DC变换器至第N隔离型DC‑DC变换器顺序连接,且每一个隔离型DC‑DC变换器的输入负极与下一个隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接,每一个所述隔离型DC‑DC变换器的输出负极与下一个隔离型的输出正极连接;所述第一隔离型DC‑DC变换器的输出正极和第N隔离型DC‑DC变换器的输出负极共同组成隔离器的第一输出端,所述第N隔离型DC‑DC变换器的输入负极与第N+1隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接;
所述第N+1隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器顺序连接,且每一个隔离型DC‑DC变换器的输入负极与下一个隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接;所述第N+1离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器的输出负极相互连接,所述第N+1隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器的输出正极相互连接;所述第N+1隔离型DC‑DC变换器的输出正极和第N+M隔离型变换器的输出负极共同组成隔离器的第二输出端;
所述第一隔离型DC‑DC变换器的输入正极和第N+M隔离型DC‑DC变换器的输入负极共同组成隔离器的输入端,所述第一隔离型DC‑DC变换器的输入正极分别与开关管S1的漏极、开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接,所述第N+M隔离型DC‑DC变换器的输入负极分别与开关管S4源极、开关管S5源极和开关管S6的源极连接。
2.根据权利要求1所述的能量路由器,其特征在于,所述第一隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型DC‑DC变换器的结构相同,均包括开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S10、开关管S11、开关管S12、开关管S13、开关管S14、电感L7以及变压器T2;
所述开关管S7的漏极为隔离型DC‑DC变换器的输入正极,且其与开关管S9的漏极连接,所述开关管S7的源极分别与电感L7的一端和开关管S8的漏极连接,所述开关管S9的源极分别与变压器T2中一次侧的一端和开关管S10的漏极连接,所述电感L7的另一端与变压器T2中一次侧的另一端连接,所述开关管S8的源极为隔离型DC‑DC变换器的输入负极,且其与开关管S10的源极连接;
所述开关管S12的漏极为隔离型DC‑DC变换器的输出正极,且其与开关管S11的漏极连接;所述开关管S12的源极分别与变压器T2中二次侧的一端和开关管S14的漏极连接,所述开关管S11的源极分别与变压器T2中二次侧的另一端和开关管S13的漏极连接;所述开关管S14的源极为隔离型DC‑DC变换器的输出负极,且其与开关管S13的源极连接;
所述开关管S7的栅极、开关管S8的栅极、开关管S9的栅极、开关管S10的栅极、开关管S11的栅极、开关管S12的栅极、开关管S13的栅极和开关管S14的栅极共同组成隔离型DC‑DC变换器的受控端。
3.根据权利要求2所述的能量路由器,其特征在于,所述第二变换器包括开关管S15、开关管S16、开关管S17、开关管S18、开关管S19和开关管S20;
所述开关管S15的漏极、开关管S17的漏极和开关管S19的漏极共同组成第二变换器的第一输入端,所述开关管S15的漏极分别与开关管S17的漏极、开关管S19的漏极和第一隔离型DC‑DC变换器的输出正极连接;所述开关管S15的源极、开关管S17的源极和开关管S19的源极共同组成第二变换器的输出端,所述开关管S15的源极与开关管S16的漏极连接,所述开关管S17的源极与开关管S18的漏极连接,所述开关管S19的源极与开关管S20的漏极连接,所述开关管S16的源极、开关管S18的源极和开关管S20的源极共同组成第二变换器的第二输出端,所述开关管S16的源极分别与开关管S18的源极、开关管S20的源极和第N隔离型DC‑DC变换器的输出负极连接;
所述开关管S15的栅极、开关管S16的栅极、开关管S17的栅极、开关管S18的栅极、开关管S19的栅极和开关管S20的栅极共同组成第二变换器的受控端。
4.根据权利要求3所述的能量路由器,其特征在于,所述第二滤波器包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电感L8、电感L9、电感L10、接地电容C5、接地电容C6、接地电容C7、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电感L11、电感L12以及电感L13;
所述电阻R7的一端、电阻R8的一端和电阻R9的一端共同组成第二滤波器的输入端,所述电阻R7的一端分别与开关管S15的源极和开关管S16的漏极连接,所述电阻R8的一端分别与开关管S17的源极和开关管S18的漏极连接,所述电阻R9的一端分别与开关管S19的源极和开关管S20的漏极连接;
所述电阻R7的另一端通过电感L8分别与接地电容C7和电阻R10的一端连接,所述电阻R8的另一端通过电感L9分别与接地电容C6和电阻R11的一端连接,所述电阻R9的另一端通过电感L10分别与接地电容C5和电阻R12的一端连接,所述电阻R10的另一端与电感L11的一端连接,所述电阻R11的另一端与电感L12的一端连接,所述电阻R12的另一端与电感L13的一端连接;所述电感L11的另一端、电感L12的另一端和电感L13的另一端共同组成第二滤波器的输出端,且其与微电网连接。
5.根据权利要求1所述的能量路由器,其特征在于,所述低压输出模块包括开关管S15、开关管S16、电感L14和电容C8,所述开关管S15的漏极和开关管S16的源极共同组成低压输出模块的输入端,所述开关管S15的漏极与第N+1隔离型DC‑DC变换器的输出正极连接,所述开关管S16的源极分别与第N+M隔离型变换器的输出负极和电容C8的一端连接,所述开关管S15的源极分别与开关管S16的漏极和电感L14的一端连接,所述电感L14的另一端与电容C8的另一端连接;所述电容C8的两端为低压输出模块的输出端,且其与低压设备连接;所述开关管S15的栅极和开关管S16的栅极共同组成低压输出模块的受控端。
6.一种权利要求1~5任意一项所述的能量路由器的控制方法,其特征在于,包括:
将第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器均接入主控制器,所述主控制器用于下发控制指令、监控电网状态和监控微电网状态;
通过主控制器下发控制指令,根据控制指令并通过第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器控制电网至低压设备的线路导通,对低压设备进行供电;
通过主控制器监控微电网状态,若微电网的功率存在缺额,则通过第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器控制电网至微电网的线路导通,对微电网进行功率补足;
通过主控制器分别监控电网状态和微电网状态,若微电网存在电力故障,则断开微电网与电网之间的连接;若电网存在电路故障,则分别断开电网与微电网和低压设备之间的连接。
7.根据权利要求6所述能量路由器的控制方法,其特征在于,所述主控制器监控电网状态和监控微电网状态时,若微电网的电能波动大于设定的门限值,则断开电网与微电网之间的连接;若电网的电能波动大于设定的门限值,则断同时端开电网与微电网和低压设备之间的连接。 说明书 : 一种能量路由器及其控制方法技术领域[0001] 本发明属于电力电子技术领域,具体涉及一种能量路由器及其控制方法。背景技术[0002] 微电网常常依赖能量路由器与电网连接,从而保证微电网的供电充足。能量路由器是智能配电网的关键设备,具有电压变换、能量双向流动,为分布式电源提供与电网和负载进行能量交换的接口,实现能量管理和潮流控制等功能。能量路由器作为一种电力电子装置,前各国正处于理论研究和样机试制阶段,尚无成熟产品推广应用。[0003] 在现有技术中,能量路由器常常采用定额功率控制,但是在现有能量路由器的基础上,当负载投切或者微电网内部发生故障时,会造成电网频率波动,引起系统功率失衡,不利于电网的安全稳定运行。发明内容[0004] 针对现有技术中的上述不足,本发明提供的一种能量路由器及其控制方法解决了现有技术中能量路由器对电网与微电网隔离不够,导致运行不稳定的问题。[0005] 为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:一种能量路由器,包括第一滤波器、第一变换器、隔离器、第二变换器、第二滤波器、低压输出模块、第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器;[0006] 所述第一滤波器的输入端连接至电网,所述第一滤波器的输出端通过第一变换器连接至隔离器的输入端,所述隔离器的输出端分别连接至低压输出模块的输入端和第二变换器的输入端,所述第二变换器的输出端通过第二滤波器连接至微电网,所述低压输出模块的输出端连接至低压设备;所述第一变换器、隔离器、第二变换器和低压输出模块上均设置有受控端,所述第一变换器的受控端连接至第一控制器,所述隔离器的受控端连接至第二控制器,所述第二变换器的受控端连接至第三控制器;所述低压输出模块的受控端连接至第四控制器。[0007] 进一步地,所述第一滤波器包括变压器T1、电感L1、电感L2、电感L3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、接地电容C1、接地电容C2、接地电容C3、电感L4、电感L5、电感L6、电阻R4、电阻R5以及电阻R6;[0008] 所述变压器T1的一次侧为第一滤波器的输入端,且其与电网连接;所述变压器T1的二次侧对应的三相分别与电感L1的一端、电感L2的一端和电感L3的一端连接,所述电感L1的另一端通过电阻R1分别与接地电容C1和电感L4的一端连接,所述电感L2的另一端通过电阻R2分别与接地电容C2和电感L5的一端连接,所述电感L3的另一端通过电阻R3分别与接地电容C3和电感L6的一端连接,所述电感L4的另一端与电阻R4的一端连接,所述电感L5的另一端与电阻R5的一端连接,所述电感L6的另一端与电阻R6一端连接,所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端和电阻R6的另一端共同组成第一滤波器的输出端。[0009] 进一步地,所述第一变换器包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5以及开关管S6;[0010] 所述开关管S1的源极、开关管S2的源极和开关管S3的源极共同组成第一变换器的输入端,所述开关管S1的源极分别与开关管S4的漏极和电阻R6的另一端连接,所述开关管S2的源极分别与开关管S5的漏极和电阻R5的另一端连接,所述开关管S3的源极分别与开关管S6的漏极和电阻R4的另一端连接,所述开关管S1的漏极分别与开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接,所述开关管S4的源极分别与开关管S5的源极和开关管S6的源极连接;[0011] 所述开关管S1的栅极、开关管S2的栅极、开关管S3的栅极、开关管S4的栅极、开关管S5的栅极和开关管S6的栅极共同组成第一变换器的受控端,所述开关管S1的漏极、开关管S2的漏极和开关管S3的漏极共同组成第一变换器的第一输出端,所述开关管S4源极、开关管S5源极和开关管S6的源极共同组成第一变换器的第二输出端。[0012] 进一步地,所述隔离器包括第一隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型DC‑DC变换器;[0013] 所述第一隔离型DC‑DC变换器至第N隔离型DC‑DC变换器顺序连接,且每一个隔离型DC‑DC变换器的输入负极与下一个隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接,每一个所述隔离型DC‑DC变换器的输出负极与下一个隔离型的输出正极连接;所述第一隔离型DC‑DC变换器的输出正极和第N隔离型DC‑DC变换器的输出负极共同组成隔离器的第一输出端,所述第N隔离型DC‑DC变换器的输入负极与第N+1隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接;[0014] 所述第N+1隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器顺序连接,且每一个隔离型DC‑DC变换器的输入负极与下一个隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接;所述第N+1离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器的输出负极相互连接,所述第N+1隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器的输出正极相互连接;所述第N+1隔离型DC‑DC变换器的输出正极和第N+M隔离型变换器的输出负极共同组成隔离器的第二输出端;[0015] 所述第一隔离型DC‑DC变换器的输入正极和第N+M隔离型DC‑DC变换器的输入负极共同组成隔离器的输入端,所述第一隔离型DC‑DC变换器的输入正极分别与开关管S1的漏极、开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接,所述第N+M隔离型DC‑DC变换器的输入负极分别与开关管S4源极、开关管S5源极和开关管S6的源极连接。[0016] 进一步地,所述第一隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型DC‑DC变换器的结构相同,均包括开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S10、开关管S11、开关管S12、开关管S13、开关管S14、电感L7以及变压器T2;[0017] 所述开关管S7的漏极为隔离型DC‑DC变换器的输入正极,且其与开关管S9的漏极连接,所述开关管S7的源极分别与电感L7的一端和开关管S8的漏极连接,所述开关管S9的源极分别与变压器T2中一次侧的一端和开关管S10的漏极连接,所述电感L7的另一端与变压器T2中一次侧的另一端连接,所述开关管S8的源极为隔离型DC‑DC变换器的输入负极,且其与开关管S10的源极连接;[0018] 所述开关管S12的漏极为隔离型DC‑DC变换器的输出正极,且其与开关管S11的漏极连接;所述开关管S12的源极分别与变压器T2中二次侧的一端和开关管S14的漏极连接,所述开关管S11的源极分别与变压器T2中二次侧的另一端和开关管S13的漏极连接;所述开关管S14的源极为隔离型DC‑DC变换器的输出负极,且其与开关管S13的源极连接;[0019] 所述开关管S7的栅极、开关管S8的栅极、开关管S9的栅极、开关管S10的栅极、开关管S11的栅极、开关管S12的栅极、开关管S13的栅极和开关管S14的栅极共同组成隔离型DC‑DC变换器的受控端。[0020] 进一步地,所述第二变换器包括开关管S15、开关管S16、开关管S17、开关管S18、开关管S19和开关管S20;[0021] 所述开关管S15的漏极、开关管S17的漏极和开关管S19的漏极共同组成第二变换器的第一输入端,所述开关管S15的漏极分别与开关管S17的漏极、开关管S19的漏极和第一隔离型DC‑DC变换器的输出正极连接;所述开关管S15的源极、开关管S17的源极和开关管S19的源极共同组成第二变换器的输出端,所述开关管S15的源极与开关管S16的漏极连接,所述开关管S17的源极与开关管S18的漏极连接,所述开关管S19的源极与开关管S20的漏极连接,所述开关管S16的源极、开关管S18的源极和开关管S20的源极共同组成第二变换器的第二输出端,所述开关管S16的源极分别与开关管S18的源极、开关管S20的源极和第N隔离型DC‑DC变换器的输出负极连接;[0022] 所述开关管S15的栅极、开关管S16的栅极、开关管S17的栅极、开关管S18的栅极、开关管S19的栅极和开关管S20的栅极共同组成第二变换器的受控端。[0023] 进一步地,所述第二滤波器包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电感L8、电感L9、电感L10、接地电容C5、接地电容C6、接地电容C7、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电感L11、电感L12以及电感L13;[0024] 所述电阻R7的一端、电阻R8的一端和电阻R9的一端共同组成第二滤波器的输入端,所述电阻R7的一端分别与开关管S15的源极和开关管S16的漏极连接,所述电阻R8的一端分别与开关管S17的源极和开关管S18的漏极连接,所述电阻R9的一端分别与开关管S19的源极和开关管S20的漏极连接;[0025] 所述电阻R7的另一端通过电感L8分别与接地电容C7和电阻R10的一端连接,所述电阻R8的另一端通过电感L9分别与接地电容C6和电阻R11的一端连接,所述电阻R9的另一端通过电感L10分别与接地电容C5和电阻R12的一端连接,所述电阻R10的另一端与电感L11的一端连接,所述电阻R11的另一端与电感L12的一端连接,所述电阻R12的另一端与电感L13的一端连接;所述电感L11的另一端、电感L12的另一端和电感L13的另一端共同组成第二滤波器的输出端,且其与微电网连接。[0026] 进一步地,所述低压输出模块包括开关管S15、开关管S16、电感L14和电容C8,所述开关管S15的漏极和开关管S16的源极共同组成低压输出模块的输入端,所述开关管S15的漏极与第N+1隔离型DC‑DC变换器的输出正极连接,所述开关管S16的源极分别与第N+M隔离型变换器的输出负极和电容C8的一端连接,所述开关管S15的源极分别与开关管S16的漏极和电感L14的一端连接,所述电感L14的另一端与电容C8的另一端连接;所述电容C8的两端为低压输出模块的输出端,且其与低压设备连接;所述开关管S15的栅极和开关管S16的栅极共同组成低压输出模块的受控端。[0027] 本发明的有益效果为:[0028] (1)本发明中的变换器自身携带一定的电气隔离性能,同时设置了隔离器,增强电气隔离等级的同时,实现了电压的升降转换。[0029] (2)本发明中隔离器采用了多个隔离型DC‑DC变换器,不仅实现了电气隔离,避免微电网出现故障从而对电网的安全稳定运行造成威胁,还具备更快的动态响应速度和多级电压升降转换。[0030] (3)本发明增加了多种电压等级交直流电网接入的灵活性,提高了能量路由器的经济性。[0031] (4)本发明中设置了第一滤波模块和第二滤波模块,可以电流中的谐波,提高了电能的传输质量。[0032] 一种能量路由器的控制方法,包括:[0033] 将第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器均接入主控制器,所述主控制器用于下发控制指令、监控电网状态和监控微电网状态;[0034] 通过主控制器下发控制指令,根据控制指令并通过第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器控制电网至低压设备的线路导通,对低压设备进行供电;[0035] 通过主控制器监控微电网状态,若微电网的功率存在缺额,则通过第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器控制电网至微电网的线路导通,对微电网进行功率补足;[0036] 通过主控制器分别监控电网状态和微电网状态,若微电网存在电力故障,则断开微电网与电网之间的连接;若电网存在电路故障,则分别断开电网与微电网和低压设备之间的连接。[0037] 进一步地,所述主控制器监控电网状态和监控微电网状态时,若微电网的电能波动大于设定的门限值,则断开电网与微电网之间的连接;若电网的电能波动大于设定的门限值,则断同时端开电网与微电网和低压设备之间的连接。[0038] 本发明的有益效果为:提供了一种能量路由器的控制方法,通过能量路由器的隔离作用,将不同交流系统间的电压及频率波动相互隔离,能够在微电网出现故障时,快速切断电网与微电网之间的连接,减少停电影响范围。附图说明[0039] 图1为本发明实施例提供的一种能量路由器示意图。[0040] 图2为本发明实施例提供的第一滤波器示意图。[0041] 图3为本发明实施例提供的第一变换器示意图。[0042] 图4为本发明实施例提供的隔离器示意图。[0043] 图5为本发明实施例提供的隔离型DC‑DC变换器示意图。[0044] 图6为本发明实施例提供的第二变换器示意图。[0045] 图7为本发明实施例提供的第二滤波器示意图。[0046] 图8为本发明实施例提供的低压输出模块示意图。[0047] 图9为本发明实施例提供的一种能量路由器的控制方法流程图。具体实施方式[0048] 下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。[0049] 下面结合附图详细说明本发明的实施例。[0050] 实施例1[0051] 如图1所示,一种能量路由器,包括第一滤波器、第一变换器、隔离器、第二变换器、第二滤波器、低压输出模块、第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器.[0052] 第一滤波器的输入端连接至电网,第一滤波器的输出端通过第一变换器连接至隔离器的输入端,隔离器的输出端分别连接至低压输出模块的输入端和第二变换器的输入端,第二变换器的输出端通过第二滤波器连接至微电网,低压输出模块的输出端连接至低压设备;第一变换器、隔离器、第二变换器和低压输出模块上均设置有受控端,第一变换器的受控端连接至第一控制器,隔离器的受控端连接至第二控制器,第二变换器的受控端连接至第三控制器;低压输出模块的受控端连接至第四控制器。[0053] 如图2所示,第一滤波器包括变压器T1、电感L1、电感L2、电感L3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、接地电容C1、接地电容C2、接地电容C3、电感L4、电感L5、电感L6、电阻R4、电阻R5以及电阻R6。[0054] 变压器T1的一次侧为第一滤波器的输入端,且其与电网连接;变压器T1的二次侧对应的三相分别与电感L1的一端、电感L2的一端和电感L3的一端连接,电感L1的另一端通过电阻R1分别与接地电容C1和电感L4的一端连接,电感L2的另一端通过电阻R2分别与接地电容C2和电感L5的一端连接,电感L3的另一端通过电阻R3分别与接地电容C3和电感L6的一端连接,电感L4的另一端与电阻R4的一端连接,电感L5的另一端与电阻R5的一端连接,电感L6的另一端与电阻R6一端连接,电阻R4的另一端、电阻R5的另一端和电阻R6的另一端共同组成第一滤波器的输出端。[0055] 如图3所示,第一变换器包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5以及开关管S6;开关管S1的源极、开关管S2的源极和开关管S3的源极共同组成第一变换器的输入端,开关管S1的源极分别与开关管S4的漏极和电阻R6的另一端连接,开关管S2的源极分别与开关管S5的漏极和电阻R5的另一端连接,开关管S3的源极分别与开关管S6的漏极和电阻R4的另一端连接,开关管S1的漏极分别与开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接,开关管S4的源极分别与开关管S5的源极和开关管S6的源极连接。[0056] 开关管S1的栅极、开关管S2的栅极、开关管S3的栅极、开关管S4的栅极、开关管S5的栅极和开关管S6的栅极共同组成第一变换器的受控端,开关管S1的漏极、开关管S2的漏极和开关管S3的漏极共同组成第一变换器的第一输出端,开关管S4源极、开关管S5源极和开关管S6的源极共同组成第一变换器的第二输出端。[0057] 如图4所示,隔离器包括第一隔离型DC‑DC(直流)N+M隔离型DC‑DC变换器;第一隔离型DC‑DC变换器至第N隔离型DC‑DC变换器顺序连接,且每一个隔离型DC‑DC变换器的输入负极与下一个隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接,每一个隔离型DC‑DC变换器的输出负极与下一个隔离型的输出正极连接;第一隔离型DC‑DC变换器的输出正极和第N隔离型DC‑DC变换器的输出负极共同组成隔离器的第一输出端,第N隔离型DC‑DC变换器的输入负极与第N+1隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接.[0058] 第N+1隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器顺序连接,且每一个隔离型DC‑DC变换器的输入负极与下一个隔离型DC‑DC变换器的输入正极连接;第N+1离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器的输出负极相互连接,第N+1隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型变换器的输出正极相互连接;第N+1隔离型DC‑DC变换器的输出正极和第N+M隔离型变换器的输出负极共同组成隔离器的第二输出端。[0059] 第一隔离型DC‑DC变换器的输入正极和第N+M隔离型DC‑DC变换器的输入负极共同组成隔离器的输入端,第一隔离型DC‑DC变换器的输入正极分别与开关管S1的漏极、开关管S2的漏极和开关管S3的漏极连接,第N+M隔离型DC‑DC变换器的输入负极分别与开关管S4源极、开关管S5源极和开关管S6的源极连接。[0060] 如图5所示,第一隔离型DC‑DC变换器至第N+M隔离型DC‑DC变换器的结构相同,均包括开关管S7、开关管S8、开关管S9、开关管S10、开关管S11、开关管S12、开关管S13、开关管S14、电感L7以及变压器T2;开关管S7的漏极为隔离型DC‑DC变换器的输入正极,且其与开关管S9的漏极连接,开关管S7的源极分别与电感L7的一端和开关管S8的漏极连接,开关管S9的源极分别与变压器T2中一次侧的一端和开关管S10的漏极连接,电感L7的另一端与变压器T2中一次侧的另一端连接,开关管S8的源极为隔离型DC‑DC变换器的输入负极,且其与开关管S10的源极连接。[0061] 开关管S12的漏极为隔离型DC‑DC变换器的输出正极,且其与开关管S11的漏极连接;开关管S12的源极分别与变压器T2中二次侧的一端和开关管S14的漏极连接,开关管S11的源极分别与变压器T2中二次侧的另一端和开关管S13的漏极连接;开关管S14的源极为隔离型DC‑DC变换器的输出负极,且其与开关管S13的源极连接;开关管S7的栅极、开关管S8的栅极、开关管S9的栅极、开关管S10的栅极、开关管S11的栅极、开关管S12的栅极、开关管S13的栅极和开关管S14的栅极共同组成隔离型DC‑DC变换器的受控端。[0062] 如图6所示,第二变换器包括开关管S15、开关管S16、开关管S17、开关管S18、开关管S19和开关管S20;开关管S15的漏极、开关管S17的漏极和开关管S19的漏极共同组成第二变换器的第一输入端,开关管S15的漏极分别与开关管S17的漏极、开关管S19的漏极和第一隔离型DC‑DC变换器的输出正极连接;开关管S15的源极、开关管S17的源极和开关管S19的源极共同组成第二变换器的输出端,开关管S15的源极与开关管S16的漏极连接,开关管S17的源极与开关管S18的漏极连接,开关管S19的源极与开关管S20的漏极连接,开关管S16的源极、开关管S18的源极和开关管S20的源极共同组成第二变换器的第二输出端,开关管S16的源极分别与开关管S18的源极、开关管S20的源极和第N隔离型DC‑DC变换器的输出负极连接。[0063] 开关管S15的栅极、开关管S16的栅极、开关管S17的栅极、开关管S18的栅极、开关管S19的栅极和开关管S20的栅极共同组成第二变换器的受控端。[0064] 如图7所示,第二滤波器包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、电感L8、电感L9、电感L10、接地电容C5、接地电容C6、接地电容C7、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电感L11、电感L12以及电感L13;电阻R7的一端、电阻R8的一端和电阻R9的一端共同组成第二滤波器的输入端,电阻R7的一端分别与开关管S15的源极和开关管S16的漏极连接,电阻R8的一端分别与开关管S17的源极和开关管S18的漏极连接,电阻R9的一端分别与开关管S19的源极和开关管S20的漏极连接。[0065] 电阻R7的另一端通过电感L8分别与接地电容C7和电阻R10的一端连接,电阻R8的另一端通过电感L9分别与接地电容C6和电阻R11的一端连接,电阻R9的另一端通过电感L10分别与接地电容C5和电阻R12的一端连接,电阻R10的另一端与电感L11的一端连接,电阻R11的另一端与电感L12的一端连接,电阻R12的另一端与电感L13的一端连接;电感L11的另一端、电感L12的另一端和电感L13的另一端共同组成第二滤波器的输出端,且其与微电网连接。[0066] 如图8所示,低压输出模块包括开关管S15、开关管S16、电感L14和电容C8,开关管S15的漏极和开关管S16的源极共同组成低压输出模块的输入端,开关管S15的漏极与第N+1隔离型DC‑DC变换器的输出正极连接,开关管S16的源极分别与第N+M隔离型变换器的输出负极和电容C8的一端连接,开关管S15的源极分别与开关管S16的漏极和电感L14的一端连接,电感L14的另一端与电容C8的另一端连接;电容C8的两端为低压输出模块的输出端,且其与低压设备连接;开关管S15的栅极和开关管S16的栅极共同组成低压输出模块的受控端。[0067] 在本实施例中,第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器均可以为PLC(ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器)。[0068] 实施例2[0069] 如图9所示,一种能量路由器的控制方法,包括:[0070] 将第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器均接入主控制器,所述主控制器用于下发控制指令、监控电网状态和监控微电网状态。[0071] 通过主控制器下发控制指令,根据控制指令并通过第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器控制电网至低压设备的线路导通,对低压设备进行供电。[0072] 通过主控制器监控微电网状态,若微电网的功率存在缺额,则通过第一控制器、第二控制器、第三控制器和第四控制器控制电网至微电网的线路导通,对微电网进行功率补足。[0073] 通过主控制器分别监控电网状态和微电网状态,若微电网存在电力故障,则断开微电网与电网之间的连接;若电网存在电路故障,则分别断开电网与微电网和低压设备之间的连接。[0074] 在本实施例中,主控制器可以设置为PLC。[0075] 主控制器监控电网状态和监控微电网状态时,若微电网的电能波动大于设定的门限值,则断开电网与微电网之间的连接;若电网的电能波动大于设定的门限值,则断同时端开电网与微电网和低压设备之间的连接。[0076] 在一种可能的实施方式中,主控制器可以通过以下方式对电网的波动进行检测:监测电网输出测的电流和电压,同时检测第一变换器输入端的电流和电压,通过主控制器对电网的电流、电压以及第一变换器输入端的电流和电压进行对比,若功率波动(电能波动)大于设定的门限值,则认为电网可能存在故障。[0077] 对于微电网和低压设备侧的波动检测,原理与电网的波动检测类似。若是微电网或低压设备侧出现故障,则断开故障侧,即微电网出现故障,则断开第二变换器中的开关管,对微电网进行隔离;低压设备出现故障,则断开低压输出模块中的开关管,对低压设备侧进行隔离。若电网、微电网和低压设备侧中出现两者存在故障,则同时断开故障侧以及断开隔离器中的开关管。通过快速对故障侧进行关断,降低故障影响范围。[0078] 主控制器进行故障检测(波动检测),当存在故障时,则对需要断开的器件对应的控制器发送指令(电压控制信号),对应的控制器再接收到电压控制信号后,将电压控制信号转换为PWM(PulseWidthModulation,脉冲宽度调制)控制信号,从而实现对开关管的导通和关闭的控制。[0079] 可选的,实施例中也可以设置多个微电网和多个低压设备侧,通过隔离器对电压等级的控制,实现不同群体的供电需求。在一个微电网出现故障时,可以快速进行隔离,减少了电力故障范围;多个微电网或电网出现故障时,可通过隔离器进行强力隔断,尽可能地减少电力故障带来的损失。

专利地区:广东

专利申请日期:2021-09-22

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN113824163B

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