CN113036898A - 一种新型户用电能路由器系统及控制方法 - Google Patents

一种新型户用电能路由器系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种新型户用电能路由器系统及控制方法，该系统包括：光伏电池组、光伏模块、充电桩模块、电动车蓄电池、并网变流器模块、所述四个模块之间相互并联，所述光伏电池组用于获取光能，并将所述光能转换成输出电能。控制方法包括：若为正常模式下，则控制所述四个模块处于全运行状态，若为应急模式下，并网变流器模块将电动车蓄电池内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载供电。本申请解决了由于现有的电能路由器仅仅考虑了利用光伏为电动车提供电能，不具备应急备用功能，即在电网出现故障时，现有电能路由器不能解决家庭的应急负载供电的问题，既为应急情况下的用电提供了保证，也节省了电能费用。

Description

一种新型户用电能路由器系统及控制方法
技术领域
本申请涉及电力电子设备技术领域，尤其涉及一种新型户用电能路由器系统及控制方法。
背景技术
随着煤、石油等化石能源的逐渐枯竭，新能源将成为未来能源利用体系中的主力军。太阳能取之不竭、用之不尽以及环保无污染的特点有着得天独厚的优势，另外，我国农村地区地域辽阔、人口众多且能源结构单一，有利于大规模发展户用光伏，既可减少远距离输电所产生的功率损耗也可在一定程度上促进电力市场化改革。然而，单一光伏发电存在着输出功率不稳定、受天气影响巨大的潜在弊端，为此将光伏发电与储能技术相结合可有效解决光伏输出功率波动问题。
电能路由器是一种实现不同形式电能利用和转换的装置。随着农村地区道路硬化率逐渐提高和人们环保意识的提高，大量的电动自行车及电动摩托车(以下简称电动车)进入农村地区成为人们的必备交通工具。但随着电动车的逐渐普及，对充电器的需求会越来越大。如果采用一车一充电器的模式，将造成大量的资源浪费，如果发展集中式光伏和建设集中式电动车充电站又将占用大量土地资源，不符合农村发展要求。所以，电能路由器应运而生，电能路由器发展屋顶光伏，在太阳充足时，现有的电能路由器利用光伏发电模块将太阳能转化为大量的电能，并通过储能模块将电能储存起来，在太阳能不充足的傍晚，电能路由器开始通过充电模块为电动车充电器等实时性要求不高的可控电力设备供电。
目前，由于现有的电能路由器仅仅考虑了利用光伏为电动车提供电能，不具备应急备用功能，而家庭负荷属于三级负荷，供电可靠性低，所以通常会出现断电的紧急情况，即在电网出现故障时，现有电能路由器不能成为潜在的备用电源，解决家庭的应急负载解决供电问题。
发明内容
为了解决由于现有的电能路由器仅仅考虑了利用光伏为电动车提供电能，不具备应急备用功能，即在电网出现故障时，现有电能路由器不能成为潜在的备用电源，解决家庭的应急负载供电的问题，本申请通过以下实施例公开了一种新型户用电能路由器系统及控制方法。
本申请第一方面公开了一种新型户用电能路由器系统，包括：光伏电池组、光伏模块、充电桩模块、电动车蓄电池、并网变流器模块、应急负载、储能模块、储能蓄电池组、电网、直流母线及控制模块；
所述光伏电池组的输出端连接所述光伏模块的低压侧；
所述充电桩模块的低压侧连接所述电动车蓄电池的输入端；
所述并网变流器模块的交流侧分别连接所述应急负载及所述电网；
所述储能模块的低压侧连接所述储能蓄电池组；
所述光伏模块、所述充电桩模块、所述并网变流器模块及所述储能模块通过所述直流母线相互并联，且所述光伏模块的高压侧、所述充电桩模块的高压侧及所述储能模块的高压侧均与所述并网变流器模块的直流侧连接；
所述光伏电池组用于获取光能，并将所述光能转换成输出电能；
所述控制模块中配置有以下控制流程：
S1、判断所述新型户用电能路由器工作在正常模式还是应急模式下，其中，在所述电网停电、所述电动车蓄电池及所述储能蓄电池组内均没有存电的情况下，则判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，否则，则判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下；
S2、若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，则控制所述光伏模块、所述并网变流器模块、所述储能模块及所述充电桩模块处于全运行状态；控制所述光伏模块接收并放大所述光伏电池组的输出电能，将放大得到的最大功率电能依次送入所述充电桩模块、所述并网变流器模块及所述储能模块，并控制所述充电桩模块为所述电动车蓄电池提供输入电能、所述并网变流器模块为所述电网提供输入电能及所述储能模块为所述储能蓄电池组提供输入电能；
S3、若判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，则控制所述并网变流器模块及所述充电桩模块处于运行状态，控制所述光伏模块及所述储能模块处于闭锁状态；控制所述电动车蓄电池内存储的电能由所述充电桩模块送入所述并网变流器模块；控制所述并网变流器模块将所述电动车蓄电池内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载供电。
可选的，当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述最大功率电能在满足所述电动车蓄电池需要的输入电能后，还有剩余的输出电能，则所述控制模块中还配置有以下控制流程：
控制所述并网变流器模块获取所述剩余的输出电能，并将所述剩余的输出电能由直流电能转换成交流电能，为所述电网提供输入电能。
可选的，当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述并网变流器模块内的输入电能达到满载，且所述剩余的输出电能还存有再次剩余，则所述控制模块中还配置有以下控制流程：
控制所述储能模块获取所述再次剩余的输出电能，并对所述再次剩余的输出电能进行降压，为所述储能蓄电池组提供输入电能。
可选的，当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述再次剩余的输出电能不能使所述并网变流器模块达到满载，且所述储能蓄电池组内存有补充电能，则所述控制模块中还配置有以下控制流程：
控制所述储能模块获取所述补充电能，并对所述补充电能进行升压，为所述并网变流器模块填补电能缺额。
可选的，当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述光伏模块内没有输出电能，且所述储能蓄电池组内没有补充电能，则所述控制模块中还配置有以下控制流程：
控制所述并网变流器模块从所述电网内获取电能，并将获取的电能由交流电能转换成直流电能，为所述充电桩模块提供输入电能。
可选的，还包括断路器模块，所述断路器模块用于切断所述新型户用电能路由器系统中的故障线路，所述断路器模块包括第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器、第五断路器；
所述光伏模块的低压侧通过所述第一断路器与所述光伏电池组的输出端连接；
所述充电桩模块的低压侧通过所述第二断路器与所述电动车蓄电池的输入端连接；
所述并网变流器模块的交流侧的一端通过所述第三断路器与所述电网连接，所述交流侧的另一端通过所述第四断路器与所述应急负载连接；
所述储能模块的低压侧通过所述第五断路器与所述储能蓄电池组连接。
可选的，所述光伏模块、所述充电桩模块、所述并网变流器模块及所述储能模块内均设有若干个功率开关管，所述功率开关管用于调节各模块的输入电能功率及输出电能功率。
本申请第二方面公开了一种新型户用电能路由器系统的控制方法，所述控制方法应用于控制模块，所述控制模块位于本申请第一方面公开的一种新型户用电能路由器系统中，所述控制方法包括：
S1、判断所述新型户用电能路由器工作在正常模式还是应急模式下，其中，在所述电网停电、所述电动车蓄电池及所述储能蓄电池组内均没有存电的情况下，则判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，否则，则判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下；
S2、若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，则控制所述光伏模块、所述并网变流器模块、所述储能模块及所述充电桩模块处于全运行状态；控制所述光伏模块接收并放大所述光伏电池组的输出电能，将放大得到的最大功率电能依次送入所述充电桩模块、所述并网变流器模块及所述储能模块，并控制所述充电桩模块为所述电动车蓄电池提供输入电能、所述并网变流器模块为所述电网提供输入电能及所述储能模块为所述储能蓄电池组提供输入电能；
S3、若判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，则控制所述并网变流器模块及所述充电桩模块处于运行状态，控制所述光伏模块及所述储能模块处于闭锁状态；控制所述电动车蓄电池内存储的电能由所述充电桩模块送入所述并网变流器模块；控制所述并网变流器模块将所述电动车蓄电池内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载供电。
可选的，所述控制方法还包括：
若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，且所述最大功率电能在满足所述电动车蓄电池需要的输入电能后，还有剩余的输出电能，则控制所述并网变流器模块获取所述剩余的输出电能，并将所述剩余的输出电能由直流电能转换成交流电能，为所述电网提供输入电能；
若所述并网变流器模块内的输入电能达到满载，且所述剩余的输出电能还存有再次剩余，则控制所述储能模块获取所述再次剩余的输出电能，并对所述再次剩余的输出电能进行降压，为所述储能蓄电池组提供输入电能；
若所述再次剩余的输出电能不能使所述并网变流器模块达到满载，且所述储能蓄电池组内存有补充电能，则控制所述储能模块获取所述补充电能，并对所述补充电能进行升压，为所述并网变流器模块填补电能缺额；
若所述光伏模块内没有输出电能，且所述储能蓄电池组内没有补充电能，则控制所述并网变流器模块从所述电网内获取电能，并将获取的电能由交流电能转换成直流电能，为所述充电桩模块提供输入电能。
本申请实施例公开了一种新型户用电能路由器系统及控制方法，该系统包括：光伏电池组、光伏模块、充电桩模块、电动车蓄电池、并网变流器模块、所述四个模块之间相互并联，所述光伏电池组用于获取光能，并将所述光能转换成输出电能。控制方法包括：判断所述新型户用电能路由器工作在正常模式还是应急模式下，若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，则控制所述光伏模块、所述并网变流器模块、所述储能模块及所述充电桩模块处于全运行状态。控制所述光伏模块接收并放大所述光伏电池组的输出电能，将放大得到的最大功率电能依次送入所述充电桩模块、所述并网变流器模块及所述储能模块，并控制所述充电桩模块为所述电动车蓄电池提供输入电能、所述并网变流器模块为所述电网提供输入电能及所述储能模块为所述储能蓄电池组提供输入电能。若判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，则控制所述并网变流器模块及所述充电桩模块处于运行状态，控制所述光伏模块及所述储能模块处于闭锁状态。控制所述电动车蓄电池内存储的电能由所述充电桩模块送入所述并网变流器模块。控制所述并网变流器模块将所述电动车蓄电池内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载供电。
利用上述一种新型户用电能路由器系统及控制方法解决了由于现有的电能路由器仅仅考虑了利用光伏为电动车提供电能，不具备应急备用功能，即在电网出现故障时，现有电能路由器不能成为潜在的备用电源，解决家庭的应急负载供电的问题，本申请的电能路由器由于四大模块并联的拓扑结构，在正常模式下，可以通过光伏模块为所述电动车蓄电池提供电能，如果光伏模块内的电能过多，还可以存储在储能模块中，通过并网变流器模块出售给电网，在应急模式下，将电动车蓄电池内存储的电能送入所述应急负载，为所述应急负载供电，既为应急情况下的家庭用电提供了保证，也节省了电能费用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统的结构示意图；
图2为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统的控制方法的工作流程示意图；
图3为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统在正常模式下光伏模块的控制原理图；
图4为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统在正常模式下并网变流器模块的控制原理图；
图5为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统在应急模式下并网变流器模块的控制原理图；
图6为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统在正常模式下储能模块的恒功率充电工况控制原理图；
图7为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统在正常模式下储能模块的恒功率放电工况控制原理图；
图8为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统在正常模式下充电桩模块的恒功率充电工况控制原理图；
图9为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统在正常模式下充电桩模块的恒压充电工况控制原理图；
图10为本申请实施例公开的一种新型户用电能路由器系统在应急模式下充电桩模块的放电工况控制原理图；
其中：1-光伏电池组；2-光伏模块；3-充电桩模块；4-电动车蓄电池；5-并网变流器模块；6-应急负载；7-储能模块；8-储能蓄电池组；9-电网；10-直流母线；11-控制模块；120-第一断路器；121-第二断路器；122-第三断路器；123-第四断路器；124-第五断路器。
具体实施方式
为了解决由于现有的电能路由器仅仅考虑了利用光伏为电动车提供电能，不具备应急备用功能，即在电网出现故障时，现有电能路由器不能成为潜在的备用电源，解决家庭的应急负载供电的问题，本申请通过以下实施例公开了一种新型户用电能路由器系统及控制方法。
本申请第一实施例公开了一种新型户用电能路由器系统，参见图1所示的结构示意图，包括：光伏电池组1、光伏模块2、充电桩模块3、电动车蓄电池4、并网变流器模块5、应急负载6、储能模块7、储能蓄电池组8、电网9、直流母线10及控制模块11。
所述光伏电池组1的输出端连接所述光伏模块2的低压侧。
具体的，参见图1所示的结构示意图及图3所示控制原理图，所述光伏模块2包括一个Boost升压电路，所述Boost升压电路包括电感L11、电容C11、电力二极管D11、开关管V11及开关管V12，所述光伏模块2低压侧的端口电压为U11,所述光伏模块2用于实现最大限度利用光伏电池组1发出电能的功能，通过MPPT控制算法控制所述光伏模块2输出功率跟踪所述光伏电池组1发出的最大功率值，将实时检测的所述光伏电池组1两端的电压U11和输出电流I11经过MPPT算法得到开关管V11的占空比信号d，再通过SPWM调制器得到开关管V11的驱动信号。
所述充电桩模块3的低压侧连接所述电动车蓄电池4的输入端。
具体的，参见图1所示的结构示意图及图8-图10所示的控制原理图，所述充电桩模块3包括一个双向DC/DC变换器，用于实现给户用电动车充电的功能，并在应急情况下将电动车蓄电池作为备用电源为用户提供电能，所述充电桩模块3具体包括电感L41、电容C41、开关管V41及开关管V42，所述充电桩模块3低压侧的端口电压为U44。正常模式下，通过单个功率环或单个电压环控制所述充电桩模块3的充电功率或充电电压，当所述充电桩模块3工作在恒功率充电工况时，将功率参考值P44ref乘上电压值U44,转化为电感电流参考值IL41ref，再与实时检测的电感电流瞬时值IL41比较，然后经过PI控制器，最后将PI控制器输出的控制信号经SPWM调制后得到开关管V41、V42的驱动信号；当所述充电桩模块3工作在恒压充电工况时，将电容电压参考值U44ref与实时检测的电容电压瞬时值U44比较，然后经过PI控制器，最后将PI控制器输出的控制信号经SPWM调制后得到开关管V41、V42的驱动信号。应急模式下，通过单个电压环控制所述直流母线10的电压从而控制所述充电桩模块3的放电功率，将所述直流母线10的电压参考值Udcref与实时检测的所述直流母线10的电压瞬时值Udc比较，然后经过PI控制器，最后将PI控制器输出的控制信号经SPWM调制后得到开关管V41、V42的驱动信号。
所述并网变流器模块5的交流侧分别连接所述应急负载6及所述电网9。
具体的，参见图1所示的结构示意图及图4-图5所示的控制原理图，所述并网变流器模块5包括一个带LCL滤波器的单相全桥电路和一台单相变压器，用于实现交直流电能变换的功能，具体包括电感L21及L22、电容Cdc及C21、开关管V21、V22、V23及V24、变压器T，其中，usa表示变压器T一次侧相电压，usA表示变压器T二次侧相电压，us表示电网侧相电压，ui1，ui0均表示并网变流器桥式电路输出端子电压。正常模式下，通过电压外环、电流双内环相结合的三闭环控制方法控制所述并网变流器模块5的直流侧电压和交流侧输出电流，将实时检测的所述直流母线10的电压Udc与给定的电压参考值Udcref比较,然后经过PI控制器，得到第一电流内环控制器的参考电流有效值IL22ref，参考电流有效值IL22ref乘以
Figure BDA0002952607140000061
得到第一电流内环参考电流瞬时值iL22ref，再与实时检测电感电流瞬时值iL22比较，然后经过第一电流内环准PR控制器得到第二电流内环参考电流瞬时值iC21ref后，再与实时检测滤波电容电流瞬时值iC21相比较，最后经过第二电流内环比例控制器和SPWM调制器得到开关管V21、V22、V23、V24的驱动信号。应急模式下，通过双电流环控制交流侧输出电流,直接将第一电流内环参考电流瞬时值iL22ref与实时检测电感电流瞬时值iL22比较，然后经过第一电流内环准PR控制器得到第二电流内环参考电流瞬时值iC21ref，再与实时检测滤波电容电流瞬时值iC21相比较，然后经过第二电流内环比例控制器和SPWM调制器得到开关管V21、V22、V23、V24的驱动信号。
所述储能模块7的低压侧连接所述储能蓄电池组8。
具体的，所述储能模块7包括一个双向DC/DC变换器，用于实现平抑光伏电池输出功率波动的功能，所述储能模块7具体包括具体包括电感L31、电容C31、开关管V431及开关管V32，所述储能模块7低压侧的端口电压为U33。参见图1所示的结构示意图及图6-图7所示的控制原理图，通过单个功率环控制所述储能模块7的充放电功率，当所述储能模块7工作在恒功率充电工况时，将功率参考值P33ref乘上电压值U33,转化为电感电流参考值IL31ref，再与实时检测的电感电流瞬时值IL31比较，然后经过PI控制器，最后将PI控制器输出的控制信号经SPWM调制后得到开关管V31、V32的驱动信号；
当所述储能模块7工作在恒功率放电工况时，将功率参考值P33ref乘上电压值U33,转化为电感电流参考值IL31ref，再与实时检测的电感电流瞬时值IL31比较，经过PI控制器，最后将PI控制器输出的控制信号经SPWM调制后得到开关管V31、V32的驱动信号。
所述光伏模块2、所述充电桩模块3、所述并网变流器模块5及所述储能模块7通过所述直流母线10相互并联，且所述光伏模块2的高压侧、所述充电桩模块3的高压侧及所述储能模块7的高压侧均与所述并网变流器模块5的直流侧连接。
所述光伏电池组1用于获取光能，并将所述光能转换成输出电能。
所述控制模块11中配置有以下控制流程：
S1、判断所述新型户用电能路由器工作在正常模式还是应急模式下，其中，在所述电网9停电、所述电动车蓄电池4及所述储能蓄电池组8内均没有存电的情况下，则判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，否则，则判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下。
具体的，通过人工判断系统工作在正常模式下还是应急模式下，其中正常模式与应急模式的切换通过人工手动操作。作为示例，P11表示所述光伏模块2的输出功率，ΔP表示所述光伏模块2的输出功率P11与所述充电桩模块3输入功率之差，Scon表示并网变流器容量，SOC33表示所述储能电池组8的电量，SOC44表示所述电动车蓄电池4的电量，其中，ΔP作为所述储能模块7与所述并网变流器模块5运行工况的判定根据，正常模式下，当ΔP大于等于1.1倍所述并网变流器容量Scon且所述储能电池组8的电量SOC33小于等于90％时，所述并网变流器模块5工作在逆变状态且所述储能模块7工作在恒功率充电装态，当ΔP在(0.9～1.1)Scon之间时，所述并网变流器模块5工作在逆变状态但所述储能模块7工作在待机状态，当ΔP小于等于0.9Scon且SOC33大于等于10％时，所述并网变流器模块5工作在整流状态且所述储能模块7工作在恒功率放电状态，当ΔP小于等于0.9Scon但SOC33小于10％时，所述并网变流器模块5工作在整流状态但所述储能模块7工作在闭锁状态，另外，当所述电动车蓄电池4的电量SOC44小于等于90％时，所述充电桩模块3工作在恒功率充电状态，当SOC44大于90％小于100％时，所述充电桩模块4工作在恒压充电状态，当SOC44等于100％时，所述充电桩模块4工作在闭锁状态；应急模式下，所述充电桩模块4工作在放电状态且所述并网变流器模块5工作在逆变状态。
S2、若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，则控制所述光伏模块2、所述并网变流器模块5、所述储能模块7及所述充电桩模块3处于全运行状态。控制所述光伏模块2接收并放大所述光伏电池组1的输出电能，将放大得到的最大功率电能依次送入所述充电桩模块3、所述并网变流器模块5及所述储能模块7，并控制所述充电桩模块3为所述电动车蓄电池4提供输入电能、所述并网变流器模块5为所述电网9提供输入电能及所述储能模块7为所述储能蓄电池组8提供输入电能。
S3、若判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，则控制所述并网变流器模块5及所述充电桩模块3处于运行状态，控制所述光伏模块2及所述储能模块7处于闭锁状态。控制所述电动车蓄电池4内存储的电能由所述充电桩模块3送入所述并网变流器模块5。控制所述并网变流器模块5将所述电动车蓄电池4内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载6供电。
本申请实施例公开了一种新型户用电能路由器系统及控制方法，该系统包括：光伏电池组1、光伏模块2、充电桩模块3、电动车蓄电池4、并网变流器模块5、所述四个模块之间相互并联，所述光伏电池组1用于获取光能，并将所述光能转换成输出电能。控制方法包括：判断所述新型户用电能路由器工作在正常模式还是应急模式下，若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，则控制所述光伏模块2、所述并网变流器模块5、所述储能模块7及所述充电桩模块3处于全运行状态。控制所述光伏模块2接收并放大所述光伏电池组1的输出电能，将放大得到的最大功率电能依次送入所述充电桩模块3、所述并网变流器模块5及所述储能模块7，并控制所述充电桩模块3为所述电动车蓄电池4提供输入电能、所述并网变流器模块5为所述电网9提供输入电能及所述储能模块7为所述储能蓄电池组8提供输入电能。若判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，则控制所述并网变流器模块5及所述充电桩模块3处于运行状态，控制所述光伏模块2及所述储能模块7处于闭锁状态。控制所述电动车蓄电池4内存储的电能由所述充电桩模块3送入所述并网变流器模块5。控制所述并网变流器模块5将所述电动车蓄电池4内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载6供电。
利用上述一种新型户用电能路由器系统及控制方法解决了由于现有的电能路由器仅仅考虑了利用光伏为电动车提供电能，不具备应急备用功能，即在电网出现故障时，现有电能路由器不能成为潜在的备用电源，解决家庭的应急负载供电的问题，本申请的电能路由器由于四大模块并联的拓扑结构，在正常模式下，可以通过光伏模块2为所述电动车蓄电池4提供电能，如果光伏模块2内的电能过多，还可以存储在储能模块7中，通过并网变流器模块5出售给电网9，在应急模式下，将电动车蓄电池4内存储的电能送入所述应急负载6，为所述应急负载6供电，既为应急情况下的家庭用电提供了保证，也节省了电能费用。
进一步的，当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述最大功率电能在满足所述电动车蓄电池4需要的输入电能后，还有剩余的输出电能，则所述控制模块11中还配置有以下控制流程：
控制所述并网变流器模块5获取所述剩余的输出电能，并将所述剩余的输出电能由直流电能转换成交流电能，为所述电网9提供输入电能。
具体的，控制所述并网变流器模块5获取所述剩余的输出电能，并控制所述并网变流器模块5将所述剩余的输出电能由直流电能转换成交流电能，为所述电网9提供输入电能。
进一步的，当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述并网变流器模块5内的输入电能达到满载，且所述剩余的输出电能还存有再次剩余，则所述控制模块11中还配置有以下控制流程：
控制所述储能模块7获取所述再次剩余的输出电能，并对所述再次剩余的输出电能进行降压，为所述储能蓄电池组8提供输入电能。
具体的，控制所述储能模块7获取所述再次剩余的输出电能，并控制所述储能模块7对所述再次剩余的输出电能进行降压，为所述储能蓄电池组8提供输入电能。
进一步的，当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述再次剩余的输出电能不能使所述并网变流器模块5达到满载，且所述储能蓄电池组8内存有补充电能，则所述控制模块11中还配置有以下控制流程：
控制所述储能模块7获取所述补充电能，并对所述补充电能进行升压，为所述并网变流器模块5填补电能缺额。
具体的，控制所述储能模块7获取所述补充电能，并控制所述储能模块7对所述补充电能进行升压，为所述并网变流器模块5填补电能缺额。
进一步的，当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述光伏模块2内没有输出电能，且所述储能蓄电池组8内没有补充电能，则所述控制模块11中还配置有以下控制流程：
控制所述并网变流器模块5从所述电网9内获取电能，并将获取的电能由交流电能转换成直流电能，为所述充电桩模块3提供输入电能。
具体的，控制所述并网变流器模块5从所述电网9内获取电能，并控制所述并网变流器模块5将获取的电能由交流电能转换成直流电能，为所述充电桩模块3提供输入电能。
进一步的，还包括断路器模块，所述断路器模块用于切断所述新型户用电能路由器系统中的故障线路，所述断路器模块包括第一断路器120、第二断路器121、第三断路器122、第四断路器123、第五断路器124。
所述光伏模块2的低压侧通过所述第一断路器110与所述光伏电池组1的输出端连接。
所述充电桩模块3的低压侧通过所述第二断路器111与所述电动车蓄电池4的输入端连接。
所述并网变流器模块5的交流侧的一端通过所述第三断路器112与所述电网9连接，所述交流侧的另一端通过所述第四断路器113与所述应急负载6连接。
所述储能模块7的低压侧通过所述第五断路器114与所述储能蓄电池组8连接。
具体的，所示控制模块11对所述断路器模块的通断进行控制，对第二断路器121的通断进行控制，用于电动车蓄电池的充放电管理，对第三断路器122的通断进行控制，用于整个系统的离并网管理，对第四断路器123的通断进行控制，用于电能路由器交流侧的带载管理，对第五断路器124的通断进行控制，用于储能电池组的接入管理。
进一步的，所述光伏模块2、所述充电桩模块3、所述并网变流器模块5及所述储能模块7内均设有若干个功率开关管，所述功率开关管用于调节各模块的输入电能功率及输出电能功率。
具体的，参见图1所示的结构示意图，所述功率开关管包括：V11、V12、V21、V22、V23、V24、V31、V32、V41及V42，所述控制模块11对功率开关V11及V12的通断进行控制，用于控制所述光伏模块2的输出功率；所述控制模块11对功率开关V21、V22、V23、V24的通断进行控制，在正常模式下用于控制所述直流母线10处的电压稳定，维持系统有功功率平衡，在应急模式下用于跟踪所述应急负载6的所需功率；所述控制模块11对功率开关V31、V32的通断进行控制，用于控制储能模块7充放电功率；所述控制模块11对功率开关V41、V42的通断进行控制，在正常模式下用于电动车充电控制，在应急模式下用于所述直流母线10处的电压稳定。
本申请第二实施例公开了一种新型户用电能路由器系统的控制方法，所述控制方法应用于控制模块11，所述控制模块11位于本申请第一实施例公开的一种新型户用电能路由器系统中，所述控制方法包括：
S1、判断所述新型户用电能路由器工作在正常模式还是应急模式下，其中，在所述电网9停电、所述电动车蓄电池4及所述储能蓄电池组8内均没有存电的情况下，则判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，否则，则判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下。
S2、若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，则控制所述光伏模块2、所述并网变流器模块5、所述储能模块7及所述充电桩模块3处于全运行状态。控制所述光伏模块2接收并放大所述光伏电池组1的输出电能，将放大得到的最大功率电能依次送入所述充电桩模块3、所述并网变流器模块5及所述储能模块7，并控制所述充电桩模块3为所述电动车蓄电池4提供输入电能、所述并网变流器模块5为所述电网9提供输入电能及所述储能模块7为所述储能蓄电池组8提供输入电能。
S3、若判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，则控制所述并网变流器模块5及所述充电桩模块3处于运行状态，控制所述光伏模块2及所述储能模块7处于闭锁状态。控制所述电动车蓄电池4内存储的电能由所述充电桩模块3送入所述并网变流器模块5。控制所述并网变流器模块5将所述电动车蓄电池4内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载6供电。
进一步的，所述控制方法还包括：
若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，且所述最大功率电能在满足所述电动车蓄电池4需要的输入电能后，还有剩余的输出电能，则控制所述并网变流器模块5获取所述剩余的输出电能，并将所述剩余的输出电能由直流电能转换成交流电能，为所述电网9提供输入电能。
若所述并网变流器模块5内的输入电能达到满载，且所述剩余的输出电能还存有再次剩余，则控制所述储能模块7获取所述再次剩余的输出电能，并对所述再次剩余的输出电能进行降压，为所述储能蓄电池组8提供输入电能。
若所述再次剩余的输出电能不能使所述并网变流器模块5达到满载，且所述储能蓄电池组8内存有补充电能，则控制所述储能模块7获取所述补充电能，并对所述补充电能进行升压，为所述并网变流器模块5填补电能缺额。
若所述光伏模块2内没有输出电能，且所述储能蓄电池组8内没有补充电能，则控制所述并网变流器模块5从所述电网9内获取电能，并将获取的电能由交流电能转换成直流电能，为所述充电桩模块3提供输入电能。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种新型户用电能路由器系统，其特征在于，包括：光伏电池组(1)、光伏模块(2)、充电桩模块(3)、电动车蓄电池(4)、并网变流器模块(5)、应急负载(6)、储能模块(7)、储能蓄电池组(8)、电网(9)、直流母线(10)及控制模块(11)；
所述光伏电池组(1)的输出端连接所述光伏模块(2)的低压侧；
所述充电桩模块(3)的低压侧连接所述电动车蓄电池(4)的输入端；
所述并网变流器模块(5)的交流侧分别连接所述应急负载(6)及所述电网(9)；
所述储能模块(7)的低压侧连接所述储能蓄电池组(8)；
所述光伏模块(2)、所述充电桩模块(3)、所述并网变流器模块(5)及所述储能模块(7)通过所述直流母线(10)相互并联，且所述光伏模块(2)的高压侧、所述充电桩模块(3)的高压侧及所述储能模块(7)的高压侧均与所述并网变流器模块(5)的直流侧连接；
所述光伏电池组(1)用于获取光能，并将所述光能转换成输出电能；
所述控制模块(11)中配置有以下控制流程：
S1、判断所述新型户用电能路由器工作在正常模式还是应急模式下，其中，在所述电网(9)停电、所述电动车蓄电池(4)及所述储能蓄电池组(8)内均没有存电的情况下，则判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，否则，则判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下；
S2、若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，则控制所述光伏模块(2)、所述并网变流器模块(5)、所述储能模块(7)及所述充电桩模块(3)处于全运行状态；控制所述光伏模块(2)接收并放大所述光伏电池组(1)的输出电能，将放大得到的最大功率电能依次送入所述充电桩模块(3)、所述并网变流器模块(5)及所述储能模块(7)，并控制所述充电桩模块(3)为所述电动车蓄电池(4)提供输入电能、所述并网变流器模块(5)为所述电网(9)提供输入电能及所述储能模块(7)为所述储能蓄电池组(8)提供输入电能；
S3、若判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，则控制所述并网变流器模块(5)及所述充电桩模块(3)处于运行状态，控制所述光伏模块(2)及所述储能模块(7)处于闭锁状态；控制所述电动车蓄电池(4)内存储的电能由所述充电桩模块(3)送入所述并网变流器模块(5)；控制所述并网变流器模块(5)将所述电动车蓄电池(4)内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载(6)供电。
2.根据权利要求1所述的一种新型户用电能路由器系统，其特征在于，
当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述最大功率电能在满足所述电动车蓄电池(4)需要的输入电能后，还有剩余的输出电能，则所述控制模块(11)中还配置有以下控制流程：
控制所述并网变流器模块(5)获取所述剩余的输出电能，并将所述剩余的输出电能由直流电能转换成交流电能，为所述电网(9)提供输入电能。
3.根据权利要求2所述的一种新型户用电能路由器系统，其特征在于，
当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述并网变流器模块(5)内的输入电能达到满载，且所述剩余的输出电能还存有再次剩余，则所述控制模块(11)中还配置有以下控制流程：
控制所述储能模块(7)获取所述再次剩余的输出电能，并对所述再次剩余的输出电能进行降压，为所述储能蓄电池组(8)提供输入电能。
4.根据权利要求3所述的一种新型户用电能路由器系统，其特征在于，
当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述再次剩余的输出电能不能使所述并网变流器模块(5)达到满载，且所述储能蓄电池组(8)内存有补充电能，则所述控制模块(11)中还配置有以下控制流程：
控制所述储能模块(7)获取所述补充电能，并对所述补充电能进行升压，为所述并网变流器模块(5)填补电能缺额。
5.根据权利要求4所述的一种新型户用电能路由器系统，其特征在于，
当所述新型户用电能路由器工作在正常模式下时，若所述光伏模块(2)内没有输出电能，且所述储能蓄电池组(8)内没有补充电能，则所述控制模块(11)中还配置有以下控制流程：
控制所述并网变流器模块(5)从所述电网(9)内获取电能，并将获取的电能由交流电能转换成直流电能，为所述充电桩模块(3)提供输入电能。
6.根据权利要求1所述的一种新型户用电能路由器系统，其特征在于，还包括断路器模块，所述断路器模块用于切断所述新型户用电能路由器系统中的故障线路，所述断路器模块包括第一断路器(120)、第二断路器(121)、第三断路器(122)、第四断路器(123)、第五断路器(124)；
所述光伏模块(2)的低压侧通过所述第一断路器(110)与所述光伏电池组(1)的输出端连接；
所述充电桩模块(3)的低压侧通过所述第二断路器(111)与所述电动车蓄电池(4)的输入端连接；
所述并网变流器模块(5)的交流侧的一端通过所述第三断路器(112)与所述电网(9)连接，所述交流侧的另一端通过所述第四断路器(113)与所述应急负载(6)连接；
所述储能模块(7)的低压侧通过所述第五断路器(114)与所述储能蓄电池组(8)连接。
7.根据权利要求1所述的一种新型户用电能路由器系统，其特征在于，所述光伏模块(2)、所述充电桩模块(3)、所述并网变流器模块(5)及所述储能模块(7)内均设有若干个功率开关管，所述功率开关管用于调节各模块的输入电能功率及输出电能功率。
8.一种新型户用电能路由器系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于控制模块(11)，所述控制模块(11)位于如权利要求1-7任一项所述的一种新型户用电能路由器系统中，所述控制方法包括：
S1、判断所述新型户用电能路由器工作在正常模式还是应急模式下，其中，在所述电网(9)停电、所述电动车蓄电池(4)及所述储能蓄电池组(8)内均没有存电的情况下，则判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，否则，则判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下；
S2、若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，则控制所述光伏模块(2)、所述并网变流器模块(5)、所述储能模块(7)及所述充电桩模块(3)处于全运行状态；控制所述光伏模块(2)接收并放大所述光伏电池组(1)的输出电能，将放大得到的最大功率电能依次送入所述充电桩模块(3)、所述并网变流器模块(5)及所述储能模块(7)，并控制所述充电桩模块(3)为所述电动车蓄电池(4)提供输入电能、所述并网变流器模块(5)为所述电网(9)提供输入电能及所述储能模块(7)为所述储能蓄电池组(8)提供输入电能；
S3、若判定所述新型户用电能路由器工作在应急模式下，则控制所述并网变流器模块(5)及所述充电桩模块(3)处于运行状态，控制所述光伏模块(2)及所述储能模块(7)处于闭锁状态；控制所述电动车蓄电池(4)内存储的电能由所述充电桩模块(3)送入所述并网变流器模块(5)；控制所述并网变流器模块(5)将所述电动车蓄电池(4)内存储的电能由直流电能转换成交流电能，为所述应急负载(6)供电。
9.根据权利要求8所述的一种新型户用电能路由器系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
若判定所述新型户用电能路由器工作在正常模式下，且所述最大功率电能在满足所述电动车蓄电池(4)需要的输入电能后，还有剩余的输出电能，则控制所述并网变流器模块(5)获取所述剩余的输出电能，并将所述剩余的输出电能由直流电能转换成交流电能，为所述电网(9)提供输入电能；
若所述并网变流器模块(5)内的输入电能达到满载，且所述剩余的输出电能还存有再次剩余，则控制所述储能模块(7)获取所述再次剩余的输出电能，并对所述再次剩余的输出电能进行降压，为所述储能蓄电池组(8)提供输入电能；
若所述再次剩余的输出电能不能使所述并网变流器模块(5)达到满载，且所述储能蓄电池组(8)内存有补充电能，则控制所述储能模块(7)获取所述补充电能，并对所述补充电能进行升压，为所述并网变流器模块(5)填补电能缺额；
若所述光伏模块(2)内没有输出电能，且所述储能蓄电池组(8)内没有补充电能，则控制所述并网变流器模块(5)从所述电网(9)内获取电能，并将获取的电能由交流电能转换成直流电能，为所述充电桩模块(3)提供输入电能。
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