[发明专利]家庭型能源局域网的能源路由器及控制策略

权利要求书

1.一种家庭型能源局域网的能源路由器，包括控制器、固态变压器和多个接口，所述的接口分别连接主网和家庭能源局域网中的分布式电源、储能装置和负荷，所述的控制器调节固态变压器的电压以实现各接口间电流的有向流动，其特征在于，所述的固态变压器为双向结构，包括依次连接的输入级高压三相整流器、隔离级DC/DC变换器和输出级低压三相逆变器，所述的DC/DC变换器为双向对称结构，包括单相全桥逆变电路、高频变压器和单向桥式全控整流电路，所述的单相全桥逆变电路将前级整流环节输出高压直流电逆变为高频方波，然后通过高频变压器实现副边降压，再经单向桥式全控整流电路输出至低压直流母线，低压直流母线通过低压三相逆变器连接家庭能源局域网。

2.根据权利要求1所述的一种家庭型能源局域网的能源路由器，其特征在于，其工作模式分为并网模式和离网模式。

3.根据权利要求2所述的一种家庭型能源局域网的能源路由器，其特征在于，所述的并网模式包括：

能量供给模式，分布式电源工作于MPPT方式，分布式电源总发电功率P_DG大于总负荷功率P_load，多余电能经能源路由器逆变输出至主网，家庭能源局域网向主网输送的功率P_grid为：

P_grid＝P_DG-P_load；

能量消费模式，分布式电源工作于MPPT方式，分布式电源总发电功率P_DG小于总负荷功率P_load，主网向家庭能源局域网提供不足部分的电能，主网向家庭能源局域网输送的功率P_g'_rid为：

P_g'_rid＝P_load-P_DG。

4.根据权利要求2所述的一种家庭型能源局域网的能源路由器，其特征在于，所述的离网模式包括：

分布式电源MPPT运行模式，分布式电源工作于MPPT方式，储能装置通过充放电维持直流母线电压的恒定，储能装置的功率P_storage为：

P_storage＝P_load-P_DG

其中，P_DG为分布式电源总发电功率，P_load为总负荷功率，在该模式中，若储能装置放电功率达到限值而分布式发电小于总负荷功率，一部分非关键负荷被切除以维持直流母线电压的恒定；

分布式电源降功率运行模式，储能装置电量达到最大限值后，分布式电源降功率运行，总发电功率等于总负荷功率，维持直流母线电压的恒定，P_DG＝P_load。

5.一种如权利要求1～4任一所述的能源路由器的控制策略，其特征在于，包括固态变压器输入级控制策略，具体为：采用电压电流双闭环控制高压三相整流器，令q轴电流参考值为0，实现单位输入功率因数。

6.根据权利要求5所述的控制策略，其特征在于，还包括固态变压器中间级控制策略，具体为：分别采用PWM控制DC/DC变换器中的单相全桥逆变电路和单向桥式全控整流电路，单相全桥逆变电路的PWM触发脉冲与单向桥式全控整流电路的PWM触发脉冲存在移相角差δ，通过控制移相角δ来控制低压侧输出直流电压U_dc-low和能量流向：

$U_{dc-low}=\frac{2{\mathrm{Lf}}_H{P}_0}{U_{dc}\mathrm{\δ}(1-\mathrm{\δ})}$

其中，U_dc为高压侧输出直流电压，U_dc-low为低压侧输出直流母线电压，L为高频变压器的漏感，f_H为开关频率，当δ>0时能量正向流动，即电能从主网流向家庭能源局域网，当δ<0时能量反向流动，即电能从家庭能源局域网流入主网。