[发明专利]多端口微网能量路由器

说明书

本发明提供多端口微网能量路由器，包括高压网侧变流器端口、低压交流负载端口、低压直流负载端口和交流配电网，低压交流负载端口和低压直流负载端口通过高压网侧变流器端口连接至直流母线，经由直流母线通过高压网侧变流器端口与交流配电网相连，高压网侧变流器用于实现直流母线电压的稳定控制，且当直流母线电压超过设定范围时切除整个路由器，以保护能量路由器和低压侧电气设备的安全，直流母线用于分布式电源及储能设备的接入，且通过直流母线电压的变化情况反映系统的功率流动和实时能置平衡。本发明能够实现不同交直流制式、不同电压等级间的互联和双向能量传递，为电气设备提供标准化接口，实现电能在系统内的双向传输。

技术领域

本发明涉及直流微电网和能源互联网技术领域，具体涉及多端口微网能量路由器。

背景技术

电能路由器本质上是一个带有智能能量管理的多端口变流器系统，它借鉴了信息路由器的理念和功能，能够将新能源发电、储能、负荷便捷地接入，进行合理调配，实现能量的充足供给。它将微电网从定制、施工系统转变为定型、安装产品，非常有利于微电网的迅速产业化，而其自身的功能和智能化是目前研究的热点。

能量路由器是能源互联网的关键技术，是一种在现有电网基础上，基于先进的电力电子技术和信息网络技术，提供灵活多样的电气接口，实现大量分布式可再生能源发电设备、储能设备、各种用电负载接入电网，并且具有通讯和智能决策能力，实现对电力网络能量流、信息流主动管理的智能电力设备。未来能源互联网将呈现交流电网、直流电网和交直流混合电网并存的形态，能量路由器在不同的电网组网中，要实现交流电、不同电压等级的直流电并网。

较低的开关频率不但限制了系统的动态性能，还导致系统体积和重量过于庞大，运行噪音巨大；另外，由于系统没有提供直流母线，不利于分布式电源和储能装置的接入，由于能量路由器的电压等级离、功率需求大(通常为10kV及以上电压，兆瓦级容量)，对这类能量路由器来说，大功率、离电压的变换器是主要难题，它们往往需要高电压、大电流的开关器件，现有的商业化大功率开关器件如IGBT、IGBT等的耐压值尚不足以支撑其电压等级。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题是提供多端口微网能量路由器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：多端口微网能量路由器，包括高压网侧变流器端口、低压交流负载端口、低压直流负载端口和交流配电网，所述低压交流负载端口和所述低压直流负载端口通过所述高压网侧变流器端口连接至直流母线，经由所述直流母线通过所述高压网侧变流器端口与所述交流配电网相连，所述高压网侧变流器用于实现直流母线电压的稳定控制，且当所述直流母线电压超过设定范围时切除整个路由器，以保护能量路由器和低压侧电气设备的安全，所述直流母线用于分布式电源及储能设备的接入，且通过直流母线电压的变化情况反映系统的功率流动和实时能置平衡。

在本发明中，优选地，所述高压网侧变流器端口包括三相级联H桥变流器和DC/DC变换器，所述三相级联H桥变流器用于高低压变换和直接接入高压系统，所述DC/DC变换器低压侧并联得到直流母线，所述直流母线分别连接所述低压交流负载端口和所述低压直流负载端口。

在本发明中，优选地，所述DC/DC变换器设置为隔离型双向DC/DC变换器，隔离型双向DC/DC变换器负责离低压侧的电气隔离和双向功率控制。

在本发明中，优选地，所述低压交流负载端口提供380V工频交流电的标准化接口，所述低压交流负载端口用于为端口内的交流负载供电。

在本发明中，优选地，所述低压直流负载端口提供400V直流电的标准化接口，所述低压直流负载端口用于为端口内的直流负载供电。