[发明专利]一种基于Boost-Buck电路的多端口直流能源路由器

说明书

本发明公开了一种基于Boost‑Buck电路的多端口直流能源路由器，所述装置由四套DC/DC双向功率变换器、基于DSP28335的集中控制器、HMI人机界面、系统应急开关以及相应的通信、电压电流采样电路等构成。将四套DC/DC变换器的输出端子合理连接，输入端口分别与分布式电源、直流负荷合理连接，这样便可以由能源路由器组建一个简单的局域供电网络，而所述基于DSP28335的集中控制器便是该供电网络的控制、调配中心。本发明研制出能源路由器样机一台，结构简单、控制方法简便，在硬件实物方面为能源路由器的开发做出一些尝试。本发明装置具有一定的理论意义和实用价值，并对能源路由器开发工作起到一定的示范作用。

技术领域

本发明涉及能源路由器，具体是一种基于Boost-Buck电路的多端口直流能源路由器。

背景技术

近年来由于能源短缺和环境污染问题日益严重，全球掀起了新一代能源互联网的研发热潮。能源结构正从主要依靠化石能源向依靠分布式、多样性的可再生能源转变。能源互联网是能量流和信息流高度融合的新型能源体系，是能源广泛共享和存储的多级分布式能源互联系统。

能源路由器是能源互联网形成的最基础部分。能源路由器的作用主要是将该范围内的分布式电源和用户的负荷连接起来，来调控这些元件间的功率流动，确保用户负荷的正常工作，也使整个区域网更加稳定高效。能源路由器主要由电力电子变换器单元、通信单元和决策控制单元三部分组成。能源路由器对局域网间以及局域网内部的能量流进行实时监控和信息收集，并通过信息通道及时反馈能量流状态。控制单元根据反馈信息，控制电力电子变换器进行相应的能量转换或存储动作，实现能量在局域电网内部按照最优路径流动，风光储及载荷协同消纳。目前针对能源路由器的研究还处于起步阶段，而且主要集中在其功能定义、结构设计以及相关控制理论研究方面，相关的硬件实物装置更是少之又少。基于此，本发明开发了一套基于Boost-Buck电路的多端口直流能源路由器，并制作样机一台，以期在硬件实物方面为能源路由器的研发工作做一些尝试。

发明内容

本发明的目的是开发一种基于Boost-Buck电路的多端口直流能源路由器，在硬件实物方面对能源路由器的开发工作做一些试探性研究，促进能源路由器技术的发展。

基于上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：一种基于Boost-Buck电路的多端口直流能源路由器，包括四套DC/DC双向功率变换器、基于DSP28335的集中控制器、HMI人机界面、继电器控制板、电压采样板和开关电源；

所述四套DC/DC双向功率变换器采用相同的电路结构和元器件参数，四套DC/DC双向功率变换器均采用双向Boost-Buck电路，每套DC/DC双向功率变换器输入端接线端子排引出正极线路经断路器、首端直流继电器、电流熔断器、电流霍尔元件接至直流电抗器，从直流电抗器出线接至IGBT模块上管的发射极以及IGBT模块下管的集电极，从IGBT模块上管的集电极引出正极线路接至出口电容的正极，然后经过末端直流继电器、出口断路器接至出口端子排正极接线柱；每套DC/DC双向功率变换器输入端接线端子排引出负极线路经断路器连接至IGBT模块下管发射极，然后接至出口电容的负极，最后经出口断路器接至出口端子排的负极；各元件按照上述顺序依次连接便构成一套DC/DC双向功率变换器；

每套DC/DC双向功率变换器的电流霍尔元件均通过信号线与集中控制器的A/D采样端口相连接；所述电压采样板采集每套DC/DC双向功率变换器的入口端和出口端的电压，电压采样板的信号输出端与集中控制器的A/D采样端口相连接；集中控制器的继电器控制信号输出端口与继电器控制板的控制信号输入端口相连接，继电器控制板通过四路信号线分别与四套DC/DC双向功率变换器的四组直流继电器相连接，其中每路信号线均与所对应的一套DC/DC双向功率变换器的进口直流继电器和出口直流继电器的集中控制端子相连接；

集中控制器的四个PWM信号输出端口分别通过四路信号线与四套DC/DC双向功率变换器中IGBT模块驱动板的信号输入端口相连接；