一种能源路由器的制作方法

本申请涉及电力电子，具体涉及一种能源路由器。

背景技术：

1、随着传统能源的逐渐枯竭，现在新能源越来越被重视。因此，分布式能源的规模化发展，呈现多元化，主要分为可再生新能源和不可再生能源，太阳能、水能和风能的开发和利用，大量的新能源以电能的形式呈现，新能源间歇性、不确定性再加上储能技术的快速发展、电动汽车的出现等对电网提出新的挑战。

2、能源路由器是能源互联网实现的关键装备，能源路由器包括直流母线和变换器，例如变换器可以包括逆变器、dcdc变换器或者整流器等。能源路由器可以实现多种能源与直流母线之间的功率交换。

3、现有技术中，能源路由器与上位机采用低速率通信的方式实现控制，但是通信存在延时，因此造成能源路由器的稳定性较差。例如，在负载或新能源的功率突变时容易造成直流母线电压失控，容易出现故障。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供一种能源路由器，能够在直流母线电压出现波动时，平稳直流母线电压，而且不存在通信延时。

2、本申请提供一种能源路由器，包括：并网变换器、离网变换器、新能源变换器、充放电变换器和超级电容；新能源变换器包括风电变换器和/或光伏变换器；充放电变换器包括储能变换器和/或充电桩；

3、并网变换器的第一端和第二端分别用于连接电网和直流母线；离网变换器的第一端和第二端分别用于连接负载和直流母线；新能源变换器、充放电变换器和超级电容均连接直流母线；

4、在直流母线电压与预设直流电压之间的偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值时，离网变换器用于进行电压频率下垂控制，充放电变换器用于进行功率下垂控制，并网变换器用于稳定直流母线电压；

5、在偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且直流母线电压大于预设直流电压时，新能源变换器，用于进行最大功率追踪下垂控制；在偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且直流母线电压小于预设直流电压时，新能源变换器用于进行最大功率追踪。

6、优选地，在偏离值大于等于第二电压阈值小于第三电压阈值时，离网变换器用于按照预设电压和预设频率进行控制。

7、优选地，在偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且直流母线电压大于预设直流电压时，离网变换器用于进行电压频率下垂控制，具体包括：

8、vofgref＝vn+kofg*(udc-uup1)；

9、fofgref＝fn+kofg*(udc-uup1)；

10、vofgref为离网变换器的电压给定值，fofgref为离网变换器的频率给定值；udc为直流母线电压，vn为预设直流电压，fn为预设频率；kofg为离网变换器的预设下垂系数；

11、在偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且直流母线电压小于预设直流电压时，离网变换器用于进行电压频率下垂控制，具体包括：

12、vofgref＝vn-kofg*(udown1-udc)；

13、fofgref＝fn-kofg*(udown1-udc)；

14、udc-uup1的绝对值和udown1-udc的绝对值均大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值。

15、优选地，在偏离值大于等于第二电压阈值小于第三电压阈值，且直流母线电压大于预设直流电压时，新能源变换器用于最大功率追踪下垂控制。

16、优选地，新能源变换器，进行最大功率追踪下垂控制，具体包括：

17、ppref＝p’p-mppt-kp*(udc-uup1)；

18、ppref为新能源变换器的功率给定指令，p’p-mppt为新能源变换器的最大功率点，udc为直流母线电压，udc-uup1的绝对值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值；kp为新能源变换器的预设下垂系数。

19、优选地，在直流母线电压与预设直流电压之间的偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且直流母线电压大于预设直流电压时，充放电变换器进行功率下垂控制，具体包括：

20、pref＝ptc-k*(udc-uup1)；

21、在直流母线电压与预设直流电压之间的偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且直流母线电压小于预设直流电压时，充放电变换器进行功率下垂控制，具体包括：

22、pref＝ptc+k*(udown1-udc)；

23、pref为充放电变换器的功率给定指令，ptc为总控制器下发给充放电变换器的功率；udc为直流母线电压，k为充放电变换器的预设下垂系数；udc-uup1的绝对值和udown1-udc的绝对值均大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值。

24、优选地，在直流母线电压与预设直流电压之间的偏离值大于等于第二电压阈值小于第三电压阈值，且直流母线电压大于预设直流电压时，充放电变换器通过功率下垂控制来充电；

25、在直流母线电压与预设直流电压之间的偏离值大于等于第二电压阈值小于第三电压阈值，且直流母线电压大于预设直流电压时，充放电变换器通过功率下垂控制来放电。

26、优选地，在偏离值小于第一电压阈值时，离网变换器用于工作在额定电压和额定频率。

27、优选地，在偏离值小于第一电压阈值时，新能源变换器用于工作在最大功率点。

28、优选地，在偏离值小于第一电压阈值时，充放电变换器用于根据总控制器下发的功率进行充电或者放电。

29、由此可见，本申请实施例具有如下有益效果：

30、本申请实施例提供的能源路由器，除了包括各个变换器以外，还包括超级电容，超级电容的容量较大，因此，可以实现高倍率的充放电，有效平衡能源路由器的功率波动，增加直流惯量，提高能源路由器的稳定性。而且本申请实施例提供的能源路由器，由于各个变换器自动响应直流母线电压波动，各个变换器不必与上位机进行通信，因此，不存在通信延时，各个变换器可以直接通过检测直流母线电压来完成控制，能够在直流母线电压出现波动时来抑制波动。

技术特征：

1.一种能源路由器，其特征在于，包括：并网变换器、离网变换器、新能源变换器、充放电变换器和超级电容；所述新能源变换器包括风电变换器和/或光伏变换器；所述充放电变换器包括储能变换器和/或充电桩；

2.根据权利要求1所述的能源路由器，其特征在于，在所述偏离值大于等于第二电压阈值小于第三电压阈值时，所述离网变换器用于按照预设电压和预设频率进行控制。

3.根据权利要求1或2所述的能源路由器，其特征在于，在所述偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且所述直流母线电压大于所述预设直流电压时，所述离网变换器用于进行电压频率下垂控制，具体包括：

4.根据权利要求1所述的能源路由器，其特征在于，在所述偏离值大于等于所述第二电压阈值小于所述第三电压阈值，且所述直流母线电压大于所述预设直流电压时，所述新能源变换器用于最大功率追踪下垂控制。

5.根据权利要求1或4所述的能源路由器，其特征在于，所述新能源变换器，进行最大功率追踪下垂控制，具体包括：

6.根据权利要求1所述的能源路由器，其特征在于，在直流母线电压与预设直流电压之间的偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且所述直流母线电压大于所述预设直流电压时，所述充放电变换器进行功率下垂控制，具体包括：

7.根据权利要求6所述的能源路由器，其特征在于，在直流母线电压与预设直流电压之间的偏离值大于等于第二电压阈值小于第三电压阈值，且所述直流母线电压大于所述预设直流电压时，所述充放电变换器通过功率下垂控制来充电；

8.根据权利要求3所述的能源路由器，其特征在于，在所述偏离值小于所述第一电压阈值时，所述离网变换器用于工作在额定电压和额定频率。

9.根据权利要求5所述的能源路由器，其特征在于，在所述偏离值小于所述第一电压阈值时，所述新能源变换器用于工作在所述最大功率点。

10.根据权利要求6或7所述的能源路由器，其特征在于，在所述偏离值小于所述第一电压阈值时，所述充放电变换器用于根据所述总控制器下发的功率进行充电或者放电。

技术总结
本申请公开一种能源路由器，包括：并网变换器、离网变换器、新能源变换器、充放电变换器和超级电容；直流母线电压与预设直流电压之间的偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值时，离网变换器进行电压频率下垂控制，充放电变换器进行功率下垂控制，并网变换器稳定直流母线电压；偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值，且直流母线电压大于预设直流电压时，新能源变换器进行最大功率追踪下垂控制；偏离值大于等于第一电压阈值小于第二电压阈值且直流母线电压小于预设直流电压时，新能源变换器进行最大功率追踪。各个变换器不与上位机进行通信，不存在通信延迟，检测直流母线电压能够在直流母线电压出现波动时，平稳直流母线电压。

技术研发人员：胡俊峰,王仕城,徐正国
受保护的技术使用者：北京索英电气技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13