CN206585341U - 一种基于虚拟电机控制的能量路由器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于虚拟电机控制的能量路由器，包括能量路由器和发电机组，发电机组连接在能量路由器的电能输入端，能量路由器的输出端连接到电网，能量路由器包括保护外壳，保护外壳的外表面设置有并联接口，内部安装有印刷电路板，印刷电路板上焊接有组式逆变器和直流模块，接口处均安装有虚拟电机，虚拟电机包括虚拟直流电机和虚拟交流电机，虚拟直流电机包括DC/DC变换器，DC/DC变换器的输出端连接有DC‑DC双向变流器；虚拟交流电机包括电压调节模块和有功调节模块，电压调节模块和有功调节模块的输出连接有自动励磁调节器。本实用新型降低交直流电压应力，并兼顾模块化和成组运行的能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及能量路由器技术领域，具体为一种基于虚拟电机控制的能量路由器。
背景技术
为了更好地将可再生能源接入电网，近年来，综合了网络能源技术的能源互联网概念得到了广泛的关注。然而，要实现能源互联网，还面临着诸多技术挑战，其中能量路由器作为能源互联网的关键装备，直接关系到可再生能源的消纳、电能的灵活高效变换，因此其电路拓扑和运行控制具有重要的研究价值和应用前景；现有关于能量路由器的概念还主要停留在交流配电网的框架内。可再生能源是能源互联网的重要源泉，然而，风能和光伏等可再生能源多以直流输出；而且，用户侧的负荷也越来越多地采用直流供电，电网和负荷要求能量路由器能够满足不同输入输出的需求，应该更多地兼顾直流电源和直流负荷的供用电需求。现有的技术并不能满足以上要求。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型提供了一种基于虚拟电机控制的能量路由器，降低交直流电压应力，并兼顾模块化和成组运行的能力，具有更多的柔韧性和灵活度，能兼顾更多的弹性和稳定控制能力，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于虚拟电机控制的能量路由器，包括能量路由器和发电机组，所述发电机组连接在能量路由器的电能输入端，能量路由器的输出端连接到电网，所述能量路由器包括保护外壳，所述保护外壳的外表面设置有并联接口，内部安装有印刷电路板，所述印刷电路板上焊接有组式逆变器和直流模块，组式逆变器和直流模块的输入输出端分别连接到并联接口的对应的端口，且接口处均安装有虚拟电机，所述虚拟电机包括虚拟直流电机和虚拟交流电机，所述虚拟直流电机包括DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输出端连接有DC-DC双向变流器；所述虚拟交流电机包括电压调节模块和有功调节模块，所述电压调节模块和有功调节模块的输出连接有自动励磁调节器。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述组式逆变器的输入端连接滤波器阵列，所述滤波器阵列的输入端连接有隔离变压器。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述直流模块采用半桥电路模块，包括工作于Boost、Buck和双向Buck-Boost三种不同的模式。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述电压调节模块用于实现交流电压的幅值调节，所述有功调节模块用于实现功率调节。
作为本实用新型一种优选的技术方案，所述发电机组包括风力发电机组和太阳能发电机组。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于虚拟电机控制的能量路由器，通过设置组式逆变器，利用滤波器阵列进行滤波，利用隔离变压器进行隔离变压，能够实现不同形式的逆变操作；通过设置虚拟交流电机，利用电压调节模块、有功调节模块和自动励磁调节器可以同时实现无功功率跟踪和电网电压调节；通过设置虚拟直流电机，利用DC/DC变换器与DC-DC双向变流器对直流模块进行控制，可以灵活工作于Boost、Buck和双向Buck-Boost三种不同的模式；本实用新型降低了交直流电压应力，并兼顾模块化和成组运行的能力，具有更多的柔韧性和灵活度，能兼顾更多的弹性和稳定控制能力。
附图说明
图1为本实用新型电路结构示意图；
图2为本实用新型外观结构示意图；
图3为能量路由器内部电路结构简图。
图中：1-能量路由器；2-发电机组；3-保护外壳；4-并联接口；5-印刷电路板；6-组式逆变器；7-直流模块；8-虚拟电机；9-虚拟直流电机；10-虚拟交流电机；11-DC/DC变换器；12-DC-DC双向变流器；13-电压调节模块；14-有功调节模块；15-自动励磁调节器；16-滤波器阵列；17-隔离变压器；18-风力发电机组；19-太阳能发电机组。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例：
请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：一种基于虚拟电机控制的能量路由器，包括能量路由器1和发电机组2，所述发电机组2连接在能量路由器1的电能输入端，能量路由器1的输出端连接到电网，所述能量路由器1包括保护外壳3，所述保护外壳3的外表面设置有并联接口4，内部安装有印刷电路板5，所述印刷电路板5上焊接有组式逆变器6和直流模块7，组式逆变器6和直流模块7的输入输出端分别连接到并联接口4的对应的端口，且接口处均安装有虚拟电机8，所述虚拟电机8包括虚拟直流电机9和虚拟交流电机10，所述虚拟直流电机9包括DC/DC变换器11，所述DC/DC变换器11的输出端连接有DC-DC双向变流器12；所述虚拟交流电机10包括电压调节模块13和有功调节模块14，所述电压调节模块13和有功调节模块14的输出连接有自动励磁调节器15；
所述组式逆变器6的输入端连接滤波器阵列16，所述滤波器阵列16的输入端连接有隔离变压器17；所述直流模块7采用半桥电路模块，包括工作于Boost、Buck和双向Buck-Boost三种不同的模式；所述电压调节模块13用于实现交流电压的幅值调节，所述有功调节模块14用于实现功率调节；所述发电机组2包括风力发电机组18和太阳能发电机组19。
本实用新型的工作原理：所述发电机组2用于实现发电功能操作，所述风力发电机组18将风能转换成电能，所述太阳能发电机组19将太阳能转换成电能，所述能量路由器1分别将电能变换成直流电能和交流电能，然后在虚拟电机8控制下实现电能分配，并通过并联接口4实现与外部设备连接；
所述保护外壳3用于保护电路安全，所述印刷电路板5用于焊接安装电路结构，所述组式逆变器6用于实现交流变换，所述滤波器阵列16用于将交流电进行滤波，消除纹波影响，所述隔离变压器17将实现输入输出隔离并且进行升压降压变换；所述虚拟交流电机10用于实现输入输出分配，所述电压调节模块13对电压进行调节，所述有功调节模块14对输出功率和功率因素进行调整，所述自动励磁调节器15在保证无功功率跟踪的同时，还能参与电网电压调节，根据电压的偏差为其接入的电网提供必要的无功支撑；
所述直流模块7采用半桥电路模块，根据电源和负荷的不同，可以灵活工作于Boost、Buck和双向Buck-Boost三种不同的模式：对于风力发电机组18和太阳能发电机组19应用，工作于Boost模式，将可再生能源输出的直流电压泵升到逆变器直流母线电压所需的水平；对于直流负荷应用，根据不同的供电电压要求，工作于Buck或Boost模式，利用DC/DC变换器11实现对直流负荷的灵活供电；对于储能应用，工作于双向Buck-Boost模式，利用DC-DC双向变流器12灵活地实现直流母线与储能单元之间的能量流控制。
该基于虚拟电机控制的能量路由器，通过设置组式逆变器6，利用滤波器阵列16进行滤波，利用隔离变压器17进行隔离变压，能够实现不同形式的逆变操作；通过设置虚拟交流电机10，利用电压调节模块13、有功调节模块14和自动励磁调节器15可以同时实现无功功率跟踪和电网电压调节；通过设置虚拟直流电机9，利用DC/DC变换器11与DC-DC双向变流器12对直流模块进行控制，可以灵活工作于Boost、Buck和双向Buck-Boost三种不同的模式；本实用新型降低了交直流电压应力，并兼顾模块化和成组运行的能力，具有更多的柔韧性和灵活度，能兼顾更多的弹性和稳定控制能力。
所述能量路由器、发电机组、印刷电路板、组式逆变器、直流模块、虚拟电机、虚拟直流电机、虚拟交流电机、DC/DC变换器、DC-DC双向变流器、电压调节模块、有功调节模块、自动励磁调节器、滤波器阵列、隔离变压器、风力发电机组和太阳能发电机组均为现有技术，本领域技术人员可根据功能需求自行选择适用产品。同时本实用新型实质上是对硬件部分的组成以及连接关系进行的改进，而不涉及方法改进。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于虚拟电机控制的能量路由器，包括能量路由器(1)和发电机组(2)，所述发电机组(2)连接在能量路由器(1)的电能输入端，能量路由器(1)的输出端连接到电网，其特征在于：所述能量路由器(1)包括保护外壳(3)，所述保护外壳(3)的外表面设置有并联接口(4)，内部安装有印刷电路板(5)，所述印刷电路板(5)上焊接有组式逆变器(6)和直流模块(7)，组式逆变器(6)和直流模块(7)的输入输出端分别连接到并联接口(4)的对应的端口，且接口处均安装有虚拟电机(8)，所述虚拟电机(8)包括虚拟直流电机(9)和虚拟交流电机(10)，所述虚拟直流电机(9)包括DC/DC变换器(11)，所述DC/DC变换器(11)的输出端连接有DC-DC双向变流器(12)；所述虚拟交流电机(10)包括电压调节模块(13)和有功调节模块(14)，所述电压调节模块(13)和有功调节模块(14)的输出连接有自动励磁调节器(15)。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电机控制的能量路由器，其特征在于：所述组式逆变器(6)的输入端连接滤波器阵列(16)，所述滤波器阵列(16)的输入端连接有隔离变压器(17)。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电机控制的能量路由器，其特征在于：所述直流模块(7)采用半桥电路模块，包括工作于Boost、Buck和双向Buck-Boost三种不同的模式。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电机控制的能量路由器，其特征在于：所述电压调节模块(13)用于实现交流电压的幅值调节，所述有功调节模块(14)用于实现功率调节。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电机控制的能量路由器，其特征在于：所述发电机组(2)包括风力发电机组(18)或太阳能发电机组(19)。
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| CN201720313662.3U CN206585341U (zh) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | 一种基于虚拟电机控制的能量路由器 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109193619A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 广东电网有限责任公司 | 一种基于能量路由器技术的变电站站用电源系统 |
| CN110957714A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-04-03 | 中国电建集团江西省电力设计院有限公司 | 平抑充电站直流微网电压波动的虚拟直流电机控制方法 |
| CN113824163A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-21 | 成都星宇融科电力电子股份有限公司 | 一种能量路由器及其控制方法 |
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