CN107069804A - 一种电能路由器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电能路由器及其控制方法，包括输入数字端口检测模块、数字整流模块、数字变压模块、数字频率变换模块、数字交流变换模块、输出数字端口检测模块、数字虚拟同步机模块、隔离驱动模块和MCU控制核心模块。本发明能将分布式输入电源高效率的转化为相应的预定值，实现了不同电源间的无障碍转换，能够进行主动的故障检测机制，从而实现对设备的隔离保护，提高设备的使用安全性，提高了电网的稳定性及减轻了电网的负担，实现了电能的高效率分配。
Description
技术领域
本发明涉及输电技术领域，具体涉及一种电能路由器及其控制方法。
背景技术
在全球能源危机愈发严重化的今天，为了能够缓解化石能源日益枯竭危机，风能、潮汐能、太阳能等可再生能源得到了大力发展。相较于传统的集中式发电方法，现在的分布式发电在发电比上占据越来越大的份额，并且电动汽车等新的负载加入，使电能的流动和管理更加的复杂化。为此，需要一种新的能源管理办法，电能路由器孕育而生。但现今的电能路由器控制方法还存在很多的弊端，如频率不匹配、转化效率较低等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有电能路由器存在的频率不匹配和转化效率较低的问题，提供一种电能路由器及其控制方法。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种电能路由器，包括输入数字端口检测模块、数字整流模块、数字变压模块、数字频率变换模块、数字交流变换模块、输出数字端口检测模块、数字虚拟同步机模块、隔离驱动模块和MCU控制核心模块；
输入数字端口检测模块的输入端接入输入电信号，输入数字端口检测模块的输出端的输出端经数字整流模块连接数字变压模块的输入端，数字变压模块的输出端经数字交流变换模块连接输出数字端口检测模块的输入端，输出数字端口检测模块的输出端输出输出电信号；
输入数字端口检测模块的检测输出端和输出数字端口检测模块的检测输出端连接数字虚拟同步机模块的输入端；数字虚拟同步机模块的一个输出端连接数字频率变换模块的控制输入端，数字虚拟同步机模块的另一个输出端连接MCU控制核心模块的输入端；
MCU控制核心模块的控制输出端连接隔离驱动模块的输入端；隔离驱动模块的输出端连接数字整流模块、数字变压模块、数字频率变换模块和数字交流变换模块的控制输入端。
上述电能路由器，还进一步包括开关电源恒流源模块，该开关电源恒流源模块连接MCU控制核心模块、隔离驱动模块和数字虚拟同步机模块的电源端。
一种电能路由器的控制方法，包括如下步骤：
步骤1、将分布式电源接入到输入数字端口检测模块的输入端，输入数字端口检测模块采集检测输入电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
步骤2、数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行初期处理后，传送给MCU控制核心模块；
步骤3、MCU控制核心模块将检测到的输入电信号的实时电压值Uin与预定的输入电压阈值U0进行对比，确定电能路由器的工作模式；
当检测到Uin≥U0时，电能路由器进入整流模式；在整流模式中：
1)MCU控制核心模块根据整流模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
2)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字变压模块将电信号的电压值由Uin变换为预定的Udc；
3)输出数字端口检测模块采集此时输出电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
4)数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行分析后，传送给MCU控制核心模块；
5)MCU控制核心模块将检测到的实时输出电压值Udc与预定的第一输出电压阈值Uout1进行对比，MCU控制核心模块根据整流模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
6)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字整流模块将电信号的电压值由Udc变换为预定的Uout1；
当检测到Uin＜U0时，电能路由器进入交流变换模式；在交流变换模式中：
1)在交流变换模式中，MCU控制核心模块根据交流变换的数据控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
2)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字变压模块将电信号的电压值由Uin变换为预定的Uac；
3)输出数字端口检测模块采集此时输出电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
4)数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行分析后，传送给MCU控制核心模块；
5)MCU控制核心模块将检测到的实时输出电压值Uac与预定的第二输出电压阈值Uout2进行对比，MCU控制核心模块根据交流变化模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
6)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字交流变换模块将电信号的电压值由Uac变换为预定的Uout2；
步骤4、MCU控制核心模块将检测到的输入电信号的实时频率值fin与预定的频率阈值fout进行对比，MCU控制核心模块频率的频率控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
步骤5、隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字频率变换模块将电信号的频率值由fin变换为预定的fout。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：
1、能将分布式输入电源高效率的转化为相应的预定值，实现了不同电源间的无障碍转换。
2、提高了电网的稳定性及减轻了电网的负担，实现了电能的高效率分配。
3、能够进行主动的故障检测机制，从而实现对设备的隔离保护，提高设备的使用安全性。
4、利用高性能的MCU处理器，采用数字化的控制方法对能源路由器进行控制，提高了系统的可靠性、智能性。
附图说明
图1为一种电能路由器的结构框图。
具体实施方式
以下将结合实例对本发明作进一步的说明。
一种电能路由器，如图1所示，包括开关电源恒流源模块、输入数字端口检测模块、数字整流模块、数字变压模块、数字频率变换模块、数字交流变换模块、输出数字端口检测模块、数字虚拟同步机模块、隔离驱动模块和MCU控制核心模块。
输入数字端口检测模块的输入端接入输入电信号，输入数字端口检测模块的输出端的输出端经数字整流模块连接数字变压模块的输入端，数字变压模块的输出端经数字交流变换模块连接输出数字端口检测模块的输入端，输出数字端口检测模块的输出端输出输出电信号。开关电源恒流源模块连接MCU控制核心模块、隔离驱动模块和数字虚拟同步机模块的电源端。
输入数字端口检测模块的检测输出端和输出数字端口检测模块的检测输出端连接数字虚拟同步机模块的输入端。数字虚拟同步机模块的一个输出端连接数字频率变换模块的控制输入端，数字虚拟同步机模块的另一个输出端连接MCU控制核心模块的输入端。MCU控制核心模块的控制输出端连接隔离驱动模块的输入端。隔离驱动模块的输出端连接数字整流模块、数字变压模块、数字频率变换模块和数字交流变换模块的控制输入端。
一种电能路由器的控制方法，具体包括如下步骤：
步骤1、将分布式电源接入到输入数字端口检测模块的输入端，输入数字端口检测模块采集检测输入电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
步骤2、数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行初期处理后，传送给MCU控制核心模块；
步骤3、MCU控制核心模块将检测到的输入电信号的实时电压值Uin与预定的输入电压阈值U0进行对比，确定电能路由器的工作模式；
当检测到Uin≥U0时，电能路由器进入整流模式；在整流模式中：
1)MCU控制核心模块根据整流模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
2)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字变压模块将电信号的电压值由Uin变换为预定的Udc；
3)输出数字端口检测模块采集此时输出电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
4)数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行分析后，传送给MCU控制核心模块；
5)MCU控制核心模块将检测到的实时输出电压值Udc与预定的第一输出电压阈值Uout1进行对比，MCU控制核心模块根据整流模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
6)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字整流模块将电信号的电压值由Udc变换为预定的Uout1；
当检测到Uin＜U0时，电能路由器进入交流变换模式；在交流变换模式中：
1)在交流变换模式中，MCU控制核心模块根据交流变换的数据控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
2)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字变压模块将电信号的电压值由Uin变换为预定的Uac；
3)输出数字端口检测模块采集此时输出电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
4)数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行分析后，传送给MCU控制核心模块；
5)MCU控制核心模块将检测到的实时输出电压值Uac与预定的第二输出电压阈值Uout2进行对比，MCU控制核心模块根据交流变化模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
6)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字交流变换模块将电信号的电压值由Uac变换为预定的Uout2。
步骤4、MCU控制核心模块将检测到的输入电信号的实时频率值fin与预定的频率阈值fout进行对比，MCU控制核心模块频率的频率控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
步骤5、隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字频率变换模块将电信号的频率值由fin变换为预定的fout。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。
Claims (3)
1.一种电能路由器，其特征在于：包括输入数字端口检测模块、数字整流模块、数字变压模块、数字频率变换模块、数字交流变换模块、输出数字端口检测模块、数字虚拟同步机模块、隔离驱动模块和MCU控制核心模块；
输入数字端口检测模块的输入端接入输入电信号，输入数字端口检测模块的输出端的输出端经数字整流模块连接数字变压模块的输入端，数字变压模块的输出端经数字交流变换模块连接输出数字端口检测模块的输入端，输出数字端口检测模块的输出端输出输出电信号；
输入数字端口检测模块的检测输出端和输出数字端口检测模块的检测输出端连接数字虚拟同步机模块的输入端；数字虚拟同步机模块的一个输出端连接数字频率变换模块的控制输入端，数字虚拟同步机模块的另一个输出端连接MCU控制核心模块的输入端；
MCU控制核心模块的控制输出端连接隔离驱动模块的输入端；隔离驱动模块的输出端连接数字整流模块、数字变压模块、数字频率变换模块和数字交流变换模块的控制输入端。
2.根据权利要求1所述的一种电能路由器，其特征在于：还进一步包括开关电源恒流源模块，该开关电源恒流源模块连接MCU控制核心模块、隔离驱动模块和数字虚拟同步机模块的电源端。
3.一种电能路由器的控制方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤1、将分布式电源接入到输入数字端口检测模块的输入端，输入数字端口检测模块采集检测输入电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
步骤2、数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行初期处理后，传送给MCU控制核心模块；
步骤3、MCU控制核心模块将检测到的输入电信号的实时电压值Uin与预定的输入电压阈值U0进行对比，确定电能路由器的工作模式；
3.1)当检测到Uin≥U0时，电能路由器进入整流模式；在整流模式中：
3.1.1)MCU控制核心模块根据整流模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
3.1.2)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字变压模块将电信号的电压值由Uin变换为预定的Udc；
3.1.3)输出数字端口检测模块采集此时输出电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
3.1.4)数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行分析后，传送给MCU控制核心模块；
3.1.5)MCU控制核心模块将检测到的实时输出电压值Udc与预定的第一输出电压阈值Uout1进行对比，MCU控制核心模块根据整流模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
3.1.6)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字整流模块将电信号的电压值由Udc变换为预定的Uout1；
3.2)当检测到Uin＜U0时，电能路由器进入交流变换模式；在交流变换模式中：
3.2.1)在交流变换模式中，MCU控制核心模块根据交流变换的数据控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
3.2.2)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字变压模块将电信号的电压值由Uin变换为预定的Uac；
3.2.3)输出数字端口检测模块采集此时输出电信号的电压和频率，并将其送至数字虚拟同步机模块中；
3.2.4)数字虚拟同步机模块对输入电信号的电压和频率进行分析后，传送给MCU控制核心模块；
3.2.5)MCU控制核心模块将检测到的实时输出电压值Uac与预定的第二输出电压阈值Uout2进行对比，MCU控制核心模块根据交流变化模式的电压控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
3.2.6)隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字交流变换模块将电信号的电压值由Uac变换为预定的Uout2；
步骤4、MCU控制核心模块将检测到的输入电信号的实时频率值fin与预定的频率阈值fout进行对比，MCU控制核心模块频率的频率控制指标，输出PWM信号至隔离驱动模块；
步骤5、隔离驱动模块将PWM信号放大后，控制数字频率变换模块将电信号的频率值由fin变换为预定的fout。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201608660U (zh) * | 2010-02-26 | 2010-10-13 | 韩新建 | 高频隔离型并网逆变器 |
| CN102157952A (zh) * | 2010-02-12 | 2011-08-17 | 华东电网有限公司 | 恒流多回路回馈电网蓄电池智能放电节能装置 |
| CN103066915A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-24 | 北京航空航天大学 | 一种lcl滤波的高速永磁同步电动机高动态协同控制系统 |
| CN104410097A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-03-11 | 广东易事特电源股份有限公司 | 微网逆变器及其并网和离网的控制方法 |
| CN104967303A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-10-07 | 中国科学院电工研究所 | 智能电能路由器直流单元自启动控制装置和自启动方法 |
| CN105552968A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-04 | 南京南瑞太阳能科技有限公司 | 基于mppt和虚拟同步机特性的逆变器控制系统及方法 |
| CN105978042A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-09-28 | 东南大学 | 用于虚拟同步机的故障保护和穿越控制系统及方法 |
| CN205791728U (zh) * | 2016-04-18 | 2016-12-07 | 合肥浍溪新能源汽车技术有限公司 | 一种基于dsc的电动汽车直流充电电源系统 |
| CN205986189U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 许继电气股份有限公司 | 一种带光伏电池阵列大容量集中式虚拟同步机 |
-
2017
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102157952A (zh) * | 2010-02-12 | 2011-08-17 | 华东电网有限公司 | 恒流多回路回馈电网蓄电池智能放电节能装置 |
| CN201608660U (zh) * | 2010-02-26 | 2010-10-13 | 韩新建 | 高频隔离型并网逆变器 |
| CN103066915A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-04-24 | 北京航空航天大学 | 一种lcl滤波的高速永磁同步电动机高动态协同控制系统 |
| CN104410097A (zh) * | 2014-09-26 | 2015-03-11 | 广东易事特电源股份有限公司 | 微网逆变器及其并网和离网的控制方法 |
| CN104967303A (zh) * | 2015-06-04 | 2015-10-07 | 中国科学院电工研究所 | 智能电能路由器直流单元自启动控制装置和自启动方法 |
| CN105552968A (zh) * | 2016-03-01 | 2016-05-04 | 南京南瑞太阳能科技有限公司 | 基于mppt和虚拟同步机特性的逆变器控制系统及方法 |
| CN205791728U (zh) * | 2016-04-18 | 2016-12-07 | 合肥浍溪新能源汽车技术有限公司 | 一种基于dsc的电动汽车直流充电电源系统 |
| CN105978042A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-09-28 | 东南大学 | 用于虚拟同步机的故障保护和穿越控制系统及方法 |
| CN205986189U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 许继电气股份有限公司 | 一种带光伏电池阵列大容量集中式虚拟同步机 |
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