CN106356853A

CN106356853A - 一种家庭能源路由器及其运行方法

Info

Publication number: CN106356853A
Application number: CN201610951305.XA
Authority: CN
Inventors: 陈思哲; 王志洋; 张桂东; 章云
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2017-01-25

Abstract

本发明实施例公开了一种家庭能源路由器及其运行方法，用于解决常规的家庭供电系统，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，而且当适配器与电源或用电设备不匹配时可能会导致负载损坏，严重时还会危及人身安全；常规的家庭供电系统也无法将新能源电源或储能设备的电能回馈电网。本发明实施例的一种家庭能源路由器运行方法，包括：S1：通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；S2：根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能。

Description

一种家庭能源路由器及其运行方法

技术领域

本发明涉及智能家庭微电网及其运行方法领域，尤其涉及一种家庭能源路由器及其运行方法。

背景技术

随着电气、电子技术的不断发展，智能电网技术不断应用，新能源发电将以各种形式广泛接入电网，家庭用电设备变得越来越多元，智能电网技术的应用、新能源发电的发展与多元化的用电设备对家庭供电系统的要求越来越高。常规的家庭供电系统，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，而且当适配器与电源或用电设备不匹配时可能会导致负载损坏，严重时还会危及人身安全；常规的家庭供电系统也无法将新能源电源或储能设备的电能回馈电网；此外，常规的家庭供电系统无法直接控制用电设备的开关。

在传统的家庭供电系统中，不同的用电器需要进行不同的电能变换，目前主要的解决方案是利用各种不同的电源适配器或带有适配器的插线板来满足用电设备多元化的需求。而且，常规的插座不支持新能源电源和储能设备接入家庭供电系统，不支持直接控制用电器的开关。

发明内容

本发明实施例提供了一种家庭能源路由器及其运行方法，解决了常规的家庭供电系统其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，以及常规的家庭供电系统无法直接控制用电设备的开关，不能适应智能家庭电网的发展需求的技术问题。

本发明实施例提供的一种家庭能源路由器运行方法，包括：

S1：通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；

S2：根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能。

优选地，所述步骤S1具体包括：

通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息和/或新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息。

优选地，还包括：

S3：多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能和/或多端口双向变换器模块将新能源电源或储能设备的电能回馈到电网中后，记录负载用电功率和/或新能源或储能设备发电功率，同时与电网进行信息交互。

优选地，所述步骤S2具体包括：

根据与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息和/或新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息，控制多端口双向变换器模块输出相应类型、幅值的电能和开关模块实现所述多端口双向变换器模块的端口与所述负载的正确连接和/或控制多端口双向变换器模块向交流母线或直流母线回馈电能。

本发明实施例中提供的一种家庭能源路由器的CPU模块，包括：

接收单元，用于通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；

控制单元，用于根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能。

优选地，所述接收单元具体包括：

第一接收子单元，用于通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息；

第二接收子单元，用于通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息。

优选地，还包括：

记录交互单元，用于多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能和/或多端口双向变换器模块将新能源电源或储能设备的电能回馈到电网中后，记录负载用电功率和/或新能源或储能设备发电功率，同时与电网进行信息交互。

优选地，所述控制单元具体包括：

第一控制子单元，用于根据与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块输出相应类型、幅值的电能和开关模块实现所述多端口双向变换器模块的端口与所述负载的正确连接；

第二控制子单元，用于根据与带有通讯接口的插座连接的新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息，控制多端口双向变换器模块向交流母线或直流母线回馈电能。

本发明实施例中提供的一种家庭能源路由器，包括交流母线、直流母线、多端口双向变换器模块、以及如权利要求5至8中任意一项所述的CPU模块、开关模块、带有通讯接口的插座；其中所述多端口双向变换器模块与所述交流母线、所述直流母线连接，所述多端口双向变换器模块与所述开关模块连接，所述开关模块与所述带有通讯接口的插座连接；所述CPU模块通过通讯接口与所述带有通讯接口的插座实现通讯连接；所述CPU模块分别与所述多端口双向变换器模块和所述开关模块连接。

优选地，所述多端口双向变换器模块输出交流220v、交流110v、直流5v、直流12v、直流48v。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中提供的一种家庭能源路由器及其运行方法，其中一种家庭能源路由器运行方法包括：S1：通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；S2：根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能。本实施例中，通过通讯接口与所述带有通讯接口的插座实现通讯连接，当负载接入时，可通过控制多端口双向变换器模块和开关模块使插座输出负载所需类型、幅值的电能，实现负载自适应供能解决了常规的家庭供电系统其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，以及常规的家庭供电系统无法直接控制用电设备的开关，不能适应智能家庭电网的发展需求的技术问题。另一方面，当新能源电源或储能设备接入插座时，控制多端口双向变换器模块和开关模块能将其电能回馈到交流母线或直流母线，解决了常规的家庭供电系统，当适配器与电源或用电设备不匹配时可能会导致负载损坏，严重时还会危及人身安全的技术问题，同时导致的常规的家庭供电系统也无法将新能源电源或储能设备的电能回馈电网的技术问题也得以避免。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种家庭能源路由器运行方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种家庭能源路由器运行方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种家庭能源路由器的CPU模块的一个实施例的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种家庭能源路由器的CPU模块的另一个实施例的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种传统家庭式电路结构；

图6为本发明实施例提供的一种传统供电系统下用电设备的接入方式；

图7为本发明实施例提供的一种家庭能源路由器下用电设备的接入方式；

图8为本发明实施例提供的一种家庭能源路由器装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种家庭能源路由器及其运行方法，解决了常规的家庭供电系统，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，以及常规的家庭供电系统无法直接控制用电设备的开关，不能适应智能家庭电网的发展需求的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种家庭能源路由器的运行方法的一个实施例包括：

101、通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；

CPU模块通过通讯接口与带有通讯接口的插座建立通讯连接，当负载接入时，通过负载通讯接口将负载所需电能的类型、幅值信息传给家庭能源路由器内部CPU模块。

102、根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能。

当负载接入时，本发明通过负载通讯接口将负载所需电能的类型、幅值信息传给家庭能源路由器内部CPU模块，家庭能源路由器内部CPU模块控制多端口双向变换器模块和开关输出负载所需类型、幅值的电能。

在本实施例中，通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能，解决了常规的家庭供电系统，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换以及常规的家庭供电系统无法直接控制用电设备的开关，不能适应智能家庭电网的发展需求的技术问题。

上面是对一种家庭能源路由器的运行方法的过程进行详细的描述，下面将对家庭能源路由器的运行方法的过程进行详细的描述，请参阅图2，本发明实施例中提供的一种家庭能源路由器的运行方法的另一个实施例包括：

201、通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息和/或新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息；

当负载接入带有通讯接口的插座时，通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息；当新能源电源或储能设备接入时，通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息。

202、根据与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息和/或新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息，控制多端口双向变换器模块输出相应类型、幅值的电能和开关模块实现所述多端口双向变换器模块的端口与所述负载的正确连接和/或控制多端口双向变换器模块向交流母线或直流母线回馈电能；

当负载接入带有通讯接口的插座时，通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息后，根据与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块输出相应类型、幅值的电能，并且控制开关模块实现所述多端口双向变换器模块的端口与所述负载的正确连接。

当新能源电源或储能设备接入时，通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息后，根据与带有通讯接口的插座连接的新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息，控制多端口双向变换器模块向交流母线或直流母线回馈电能。

203、多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能和/或多端口双向变换器模块将新能源电源或储能设备的电能回馈到电网中后，记录负载用电功率和/或新能源或储能设备发电功率，同时与电网进行信息交互。

当负载接入带有通讯接口的插座时，多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能后，记录负载用电功率，同时与电网进行信息交互。

当新能源电源或储能设备接入时，多端口双向变换器模块将新能源电源或储能设备的电能回馈到电网中后，记录新能源或储能设备发电功率，同时与电网进行信息交互。

本实施例中，通过CPU模块通过通讯接口与所述带有通讯接口的插座实现通讯连接，当负载接入时，可通过控制多端口双向变换器模块和开关模块使插座输出负载所需类型、幅值的电能，实现负载自适应供能。另一方面，当新能源电源或储能设备接入插座时，控制多端口双向变换器模块和开关模块能将其电能回馈到交流母线或直流母线，并记录负载用电功率和新能源电源发电功率，解决了常规的家庭供电系统，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，而且当适配器与电源或用电设备不匹配时可能会导致负载损坏，严重时还会危及人身安全；常规的家庭供电系统也无法将新能源电源或储能设备的电能回馈电网；此外，常规的家庭供电系统无法直接控制用电设备的开关，不能适应智能家庭电网的发展需求的技术问题。

请参阅图3，本发明实施例提供的一种家庭能源路由器的CPU模块的一个实施例包括：

接收单元301，用于通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；

控制单元302，用于根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能。

在本实施例中，通过接收单元301接收负载所需电能的类型、幅值信息和/或新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息和控制单元302控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能和/或控制多端口双向变换器模块将新能源电源或储能设备的电能回馈到电网中，解决了常规的家庭供电系统，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，而且当适配器与电源或用电设备不匹配时可能会导致负载损坏，严重时还会危及人身安全；常规的家庭供电系统也无法将新能源电源或储能设备的电能回馈电网的技术问题。

上面是对一种家庭能源路由器各单元进行详细的描述，下面将对一种家庭能源路由器各单元进行详细的描述，请参阅图4，本发明实施例提供的一种家庭能源路由器的CPU模板的另一个实施例包括：

接收单元401，用于通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；

接收单元401具体包括：

第一接收子单元4011，用于通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息；

第二接收子单元4012，用于通过通讯接口与带有通讯接口的插座实现通讯连接，接收与带有通讯接口的插座连接的新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息。

控制单元402，用于根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能；

控制单元402具体包括：

第一控制子单元4021，用于根据与带有通讯接口的插座连接的负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块输出相应类型、幅值的电能和开关模块实现所述多端口双向变换器模块的端口与所述负载的正确连接；

第二控制子单元4022，用于根据与带有通讯接口的插座连接的新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息，控制多端口双向变换器模块向交流母线或直流母线回馈电能。

记录交互单元403，用于多端口双向变换器模块和开关模块输出负载所需类型、幅值的电能和/或多端口双向变换器模块将新能源电源或储能设备的电能回馈到电网中后，记录负载用电功率和/或新能源或储能设备发电功率，同时与电网进行信息交互。

在本实施例中，通过接收单元401接收负载所需电能的类型、幅值信息和/或新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息、控制单元402控制多端口双向变换器模块输出相应类型、幅值的电能和开关模块实现所述多端口双向变换器模块的端口与所述负载的正确连接和/或控制多端口双向变换器模块向交流母线或直流母线回馈电能，解决了常规的家庭供电系统，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，而且当适配器与电源或用电设备不匹配时可能会导致负载损坏，严重时还会危及人身安全；常规的家庭供电系统也无法将新能源电源或储能设备的电能回馈电网；此外，常规的家庭供电系统无法直接控制用电设备的开关，不能适应智能家庭电网的发展需求的技术问题。

参考图5，为传统的家庭电网结构。目前家庭中，部分用电设备，如风扇、电灯、冰箱等，直接从220V市电上取电。随着家庭用电的多元化，越来越多的用电设备本质上需要的是直流电，如：计算机、笔记本、手机、电动车、直流变频空调等，需要将交流电转换为直流电后使用。中间这级AC-DC转换，大约消耗10％的电能。在消耗电能的同时也可能会因为适配器与电源或用电设备不匹配而产生负载损坏，严重时还会危及人身安全。同时由于常规插座没有提供能源回馈，无法接入新能源发电或储能设备。

参考图6，为传统供电系统下用电设备的接入方式，不同用电设备从插座取电时需要不同种类的电源适配器或电能变换模块。参考图7，为本发明能源路由器下用电设备的接入方式，当不同的用电设备需要取电时只需直接接入插座中，即可满足不同用电设备的用电需求。

请参阅图8，本发明实施例中提供的一种家庭能源路由器装置的一个实施例包括：交流母线、直流母线、多端口双向变换器模块、CPU模块、开关模块、带有通讯接口的插座；其中所述多端口双向变换器模块与所述交流母线、所述直流母线连接，所述多端口双向变换器模块与所述开关模块连接，所述开关模块与所述带有通讯接口的插座连接；所述CPU模块通过通讯接口与所述带有通讯接口的插座实现通讯连接；所述CPU模块分别与所述多端口双向变换器模块和所述开关模块连接。

进一步地，所述多端口双向变换器模块输出交流220v、交流110v、直流5v、直流12v、直流48v。所述多端口双向变换器模块可以输出多种不同类型、幅值的常用电能，包括但不限于交流220V、交流110V、直流5V、直流12V、直流48V。

所述CPU模块通过通讯接口与所述带有通讯接口的插座实现通讯连接，以获取负载所需电能的类型、幅值信息，所述CPU模块分别与所述多端口双向变换器模块和所述开关模块连接，根据负载所需电能的类型、幅值信息，控制多端口双向变换器模块输出相应类型、幅值的电能，同时控制开关模块实现各负载与多端口双向变换器模块各端口的正确连接。当所述带有通讯接口的插座与新能源电源或储能设备连接时，将所连接新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息通过通讯接口传给所述CPU模块，CPU模块根据新能源电源或储能设备所发出电能的类型信息控制多端口双向变换器模块，向交流母线或直流母线回馈电能。CPU模块记录所述带有通讯接口的插座的负载用电功率和新能源发电功率，同时与电网进行信息交互，为用户高质量地参与电网需求侧响应提供基础。

本发明提供的一种家庭能源路由器可取替现有各类负载的电源适配器，减少现有用电设备的体积、重量。

在本实施例中，通过多端口双向变换器模块、CPU模块、开关模块、带有通讯接口的插座；其中所述多端口双向变换器模块与所述交流母线、所述直流母线连接，所述多端口双向变换器模块与所述开关模块连接，所述开关模块与所述带有通讯接口的插座连接；所述CPU模块通过通讯接口与所述带有通讯接口的插座实现通讯连接；所述CPU模块分别与所述多端口双向变换器模块和所述开关模块连接，解决了常规的家庭供电系统，其输出电能的类型、幅值无法改变，当负载需要不同类型、幅值的电能时，可能需要进行多次电能变换，而且当适配器与电源或用电设备不匹配时可能会导致负载损坏，严重时还会危及人身安全；常规的家庭供电系统也无法将新能源电源或储能设备的电能回馈电网；此外，常规的家庭供电系统无法直接控制用电设备的开关，不能适应智能家庭电网的发展需求的技术问题。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种家庭能源路由器运行方法，其特征在于，包括：

S1：通过通讯接口接收负载所需电能的类型、幅值信息；

2.根据权利要求1所述的家庭能源路由器运行方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

3.根据权利要求2所述的家庭能源路由器运行方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求2或3所述的家庭能源路由器运行方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

5.一种家庭能源路由器的CPU模块，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的用于家庭能源路由器的CPU模块，其特征在于，所述接收单元具体包括：

7.根据权利要求6所述的用于家庭能源路由器的CPU模块，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的用于家庭能源路由器的CPU模块，其特征在于，所述控制单元具体包括：

9.一种家庭能源路由器，包括交流母线、直流母线，其特征在于，还包括：

多端口双向变换器模块、以及如权利要求5至8中任意一项所述的CPU模块、开关模块、带有通讯接口的插座；其中所述多端口双向变换器模块与所述交流母线、所述直流母线连接，所述多端口双向变换器模块与所述开关模块连接，所述开关模块与所述带有通讯接口的插座连接；所述CPU模块通过通讯接口与所述带有通讯接口的插座实现通讯连接；所述CPU模块分别与所述多端口双向变换器模块和所述开关模块连接。

10.根据权利要求9所述的家庭能源路由器，其特征在于，所述多端口双向变换器模块输出交流220v、交流110v、直流5v、直流12v、直流48v。