CN209217720U - 一种户用能量路由器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种户用能量路由器，包括交流接入电路、直流接入电路和供电输出端，所述供电输出端包括交流输出接口和直流输出接口；所述交流接入电路包括三相交流输入接口和三相电流检测单元，所述三相交流输入接口通过三相电流检测单元连接交流输出接口；所述三相交流检测单元的输出端还通过三相整流器连接直流输出接口；所述直流接入电路包括光伏直流输入接口，所述光伏直流输入接口输出端依次通过低压直流升压换流器和并网逆变器连接交流输出接口；所述光伏直流输入接口输出端通过隔离二极管连接直流偷出接口；所述光伏直流输入接口处还分别设有电流传感器和电压采样点。

Description

一种户用能量路由器

技术领域

本实用新型涉及一种户用能量路由器，属于电力配电领域。

背景技术

现有的户用配电箱主要有断路器和保护器等构成，其中断路器一般由进线总开关(进线电压单相AC220V)、分支断路器(向各房间照明、空调供电)，以及漏电保护断路器(向各房间插座、柜式空调供电)等组成。但现有的配电箱存在负载支路数较少，户用负荷功率较小，每条支路的电流难以监测，负载支路发生故障时保护功能不完善，智能化控制程度低等问题。

另外，随着低压直流配电技术的发展、户用屋顶光伏技术的发展、以及家电产品直流化供电的技术驱动，户用的配电箱结构发生了巨大变化，现有的配电箱已不能满足直流技术发展和直流电接入的需要。现有的户用交流配电箱内部结构是简单的，基本上只有断路器和漏电保护器构成；其保护控制方式是被动的、粗放的，智能化程度低，保护功能不完善；其能量来源是单一的，只有一路交流电输入，无法保证供电的可靠性和稳定性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种户用能量路由器，该路由器可以大大提升户用负荷的功率；同时，采用了交直流混合配电的供电方式，提升了户用负荷的供电可靠性，户用负荷采用直流供电，提升了电能的利用效率；另外，具有光伏直流输入接口，将多余的光伏能量逆变上网，有效提升经济效益。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：

一种户用能量路由器，包括交流接入电路、直流接入电路和供电输出端，所述供电输出端包括交流输出接口和直流输出接口；所述交流接入电路包括三相交流输入接口和三相电流检测单元，所述三相交流输入接口通过三相电流检测单元连接交流输出接口；所述三相交流检测单元的输出端还通过三相整流器连接直流输出接口；所述直流接入电路包括光伏直流输入接口，所述光伏直流输入接口输出端依次通过低压直流升压换流器和并网逆变器连接交流输出接口；所述光伏直流输入接口输出端通过隔离二极管连接直流偷出接口。所述光伏直流输入接口处还分别设有电流传感器和电压采样点。

其中，所述并网逆变器包括控制模块和逆变器模块，所述逆变器模块包括直流输入端和三相交流输出端，其中直流输入端并联有三路功率管组，每路功率管组包含有两个相互串联的功率管，串联的功率管的连接点处分别连接三相交流出端。

其中，所述控制模块包括ARM处理器，所述ARM处理器PWM信号输出分别连接逆变器模块中功率管的控制端；所述ARM处理器的模拟信号采样端分别连接光伏输入接口处的电流传感器、电压采样点和三相电流检测单元，对输入的直流和交流信号进行检测。

其中，所述交流输出接口包括并联的三相交流输出接口和交流充电桩接口。

其中，所述三相整流模块包括整流输入端和整流输出端，三相整流模块通过并联的二极管组和滤波电容将三相交流电整流为直流输出。

其中，所述低压直流升压换流器包括功率管II和LC电路，低压直流升压换流器将光伏直流输入转换为交流信号输出给并网逆变器。

相比于现有技术，本实用新型技术方案具有的有益效果为：

本实用新型采用三相交流供电，相比与单相交流供电，可以大大提升户用负荷的功率。同时，采用了交直流混合配电的供电方式，提升了户用负荷的供电可靠性，户用负荷采用直流供电，提升了电能的利用效率。另外，具有光伏直流输入接口，将来自光伏的能量一方面给户用直流负荷供电。另一方面，将多余的光伏能量逆变上网，获得一定的经济效益，在一定程度上减少了碳排放。

附图说明

图1为本实用新型户用能量路由器的结构示意图；

图2为本实用新型户用能量路由器并网逆变器的逆变器模块电路图；

图3为本实用新型户用能量路由器并网逆变器控制模块电路图；

图4为本实用新型户用能量路由器三相整流模块电路图；

图5为本实用新型户用能量路由器低压直流升压换流器电路图；

图6为本实用新型户用能量路由器三相电流检测单元电路图；

图7为本实用新型户用能量路由器隔离二极管电路图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本实用新型。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本实用新型，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本实用新型。

如图1～7所示，本实用新型户用能量路由器，包括交流接入电路、直流接入电路和供电输出端，供电输出端包括交流输出接口和直流输出接口。

交流接入电路包括三相交流输入接口和三相电流检测单元，三相交流输入接口通过三相电流检测单元连接交流输出接口；三相交流检测单元的输出端还通过三相整流器连接直流输出接口。

直流接入电路包括光伏直流输入接口，光伏直流输入接口输出端依次通过低压直流升压换流器和并网逆变器连接交流输出接口；光伏直流输入接口输出端通过隔离二极管连接直流偷出接口。光伏直流输入接口处还分别设有电流传感器、电压采样点。

如图2所示，并网逆变器包括控制模块和逆变器模块，逆变器模块包括直流输入端和三相交流输出端。其中直流输入端并联有三路功率管组，每路功率管组包含有两个相互串联的功率管，串联的功率管的连接点处分别连接三相交流出端。

如图3所示，控制模块包括ARM处理器，ARM处理器型号STM32F101RC，Y表示晶振，C1、C2为晶振电容，R1、R2、R3、R4、R6为采样电阻，ARM处理器的PWM1、PWM2、PWM3、PWM4、PWM5、PWM6信号通过驱动电路来控制逆变器模块中功率管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6。ARM处理器的AD采样端口AN3、AN0、AN1分别连接光伏输入接口处的电流传感器、电压采样点和三相电流检测单元，对输入的电压和电流信号进行检测。

ARM处理器控制电路通过自身的AD单元采集三相交流电信号、光伏直流输入接口处的电压和电流信号，进行数据处理和数据运算，判断光伏供电量大小和用电需求量，用以确定系统的工作状态。

交流输出接口包括并联的三相交流输出接口和交流充电桩接口。交流充电桩接口专门为充电桩提供供电。

如图4所示，三相整流模块包括整流输入端和整流输出端。三相整流模块通过并联的二极管组和滤波电容将三相交流电整流为直流输出。

如图5所示，低压直流升压换流器包括功率管II(Q)和LC电路，低压直流升压换流器将光伏直流输入转换为交流信号输出给并网逆变器。

本实用新型户用能量路由器采用交流电和直流电作为户用负荷的能量来源，在一定程度上提升了户用负荷的供电可靠性；另外，户用负荷有交流负荷和直流负荷，负荷的多样性和负荷功率都大大增加，因此对新系统的要求也大大提高，为了更好的满足户用负荷的需求和提升能源利用效率，本系统可以工作在以下三种工作模式。

模式一：光伏发电能量充足时，户用负荷利用光伏的能量来供电，即对于户用直流负荷而言，光伏直流输入接口通过隔离二极管直接给直流输出接口供电，此时三相整流器停止直流输出。对于交流负荷而言，来自光伏输入接口的的直流电，通过低压直流升压换流器实现直流电压的变换，此变换后的直流电压经过并网逆变器输出三相交流电给交流负荷供电，包括三相交流输出接口的负荷和三相交流充电桩接口，另外多余的能量送到大电网。

模式二：光伏发电能量不足时，户用负荷利用光伏的能量和交流电同时供电，对于直流负荷而言，光伏直流输入接口通过隔离二极管直接给直流输出接口供电，此时三相整流器的工作状态由光伏能量的大小来控制，即单独的光伏能量不足以保证直流负荷正常工作时，三相整流器启动输出，补充光伏供电的不足；单独的光伏能量足以保证直流负荷正常工作时，三相整流器闭锁输出；另外，在此模式下，并网逆变器停止输出。对于交流负荷，则通过大电网给三相交流输出接口和三相交流充电桩接口提供能量。

模式三：无光伏发电时，户用负荷利用交流电来供电，对于直流负荷而言，通过三相整流器将交流电变成直流电给直流输出接口供电，此模式下低压直流升压换流器和并网逆变器停止工作；对于交流负荷，则通过大电网给三相交流输出接口和三相交流充电桩接口提供能量。

Claims (6)

1.一种户用能量路由器，其特征在于：包括交流接入电路、直流接入电路和供电输出端，所述供电输出端包括交流输出接口和直流输出接口；所述交流接入电路包括三相交流输入接口和三相电流检测单元，所述三相交流输入接口通过三相电流检测单元连接交流输出接口；所述三相交流检测单元的输出端还通过三相整流器连接直流输出接口；所述直流接入电路包括光伏直流输入接口，所述光伏直流输入接口输出端依次通过低压直流升压换流器和并网逆变器连接交流输出接口；所述光伏直流输入接口输出端通过隔离二极管连接直流偷出接口；所述光伏直流输入接口处还分别设有电流传感器和电压采样点。

2.根据权利要求1所述的户用能量路由器，其特征在于：所述并网逆变器包括控制模块和逆变器模块，所述逆变器模块包括直流输入端和三相交流输出端，其中直流输入端并联有三路功率管组，每路功率管组包含有两个相互串联的功率管，串联的功率管的连接点处分别连接三相交流出端。

3.根据权利要求2所述的户用能量路由器，其特征在于：所述控制模块包括ARM处理器，所述ARM处理器PWM信号输出分别连接逆变器模块中功率管的控制端；所述ARM处理器的模拟信号采样端分别连接光伏输入接口处的电流传感器、电压采样点和三相电流检测单元，对输入的直流和交流信号进行检测。

4.根据权利要求1所述的户用能量路由器，其特征在于：所述交流输出接口包括并联的三相交流输出接口和交流充电桩接口。

5.根据权利要求1所述的户用能量路由器，其特征在于：所述三相整流模块包括整流输入端和整流输出端，三相整流模块通过并联的二极管组和滤波电容将三相交流电整流为直流输出。

6.根据权利要求1所述的户用能量路由器，其特征在于：所述低压直流升压换流器包括功率管II和LC电路，低压直流升压换流器将光伏直流输入转换为交流信号输出给并网逆变器。