CN111697586A - 一种即插即用家庭能量路由器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种即插即用家庭能量路由器，包括有内部拓扑接线结构和外部拓扑接线结构，所述内部拓扑结构包括有多端口电力电子变压器和多个出线开关，所述出线开关连接在所述多端口电力电子变压器的接线端口上；所述外部拓扑接线结构包括AC380V电网以及多个源荷设备，所述源荷设备与所述出线开关连接。本发明针对家庭特点将交直流供电、新能源、储能技术整合成一个***，对家庭能量路由器进行整体研究，能量路由器能同时提供交流和直流输出，有效结合交流电网电源、新能源、储能***为家庭提供可靠、经济的交直流供电。
Description
技术领域
本发明实施例涉及能量路由器技术领域，具体涉及一种即插即用家庭能量路由器。
背景技术
当前光伏发电等分布式能源已成为未来能源***的发展趋势，越来越多的家庭用户安装光伏发电***，同时我国将新能源汽车及大力发展直流充电桩作为清洁电网的重要补充，其他直流用电设备逐渐增多并走进了家庭用户，如直流空调、直流IT服务器，对供电可靠性要求也越发苛刻。
直流负荷接入传统交流配网将严重降低***能效。急需设计一种全新的家庭能量路由器，以减少家庭用电过程中交直流转化的中间环节，提高配用电的经济性、可靠性和灵活性。
在能量路由器功能研究方面，国内针对家庭特点将交直流供电、新能源、储能技术整合成一个***进行家庭能量路由器研究的较少。家庭能量路由器研究尚不深入，仅仅还停留在功能扩展的研究阶段，离商业应用还有一定距离。
在设备结构研究方面，国内外学者对家庭能量路由器即插即用式结构的研究较少，缺乏推广应用基础。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种即插即用家庭能量路由器，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：
在本发明的一个方面，提供了一种即插即用家庭能量路由器，包括有内部拓扑接线结构和外部拓扑接线结构，所述内部拓扑结构包括有多端口电力电子变压器和多个出线开关，所述出线开关连接在所述多端口电力电子变压器的接线端口上；
所述外部拓扑接线结构包括AC380V电网以及多个源荷设备，所述源荷设备与所述出线开关连接。
作为本发明的一种优选方案，还包括保护控制***，所述保护控制***与所述多端口电力电子变压器和所述出线开关连接，并实现过电压、过电流的保护。
作为本发明的一种优选方案，所述多端口电力电子变压器包括四个端口，分别为AC380V端口、AC220V端口、DC750端口和DC24V端口。
作为本发明的一种优选方案，所述进线开关的数量为7个，所述 AC380V端口连接一个进线开关，所述DC750端口连接一个进线开关，所述AC220V端口连接三个进线开关，所述DC24V端连接两个进线开关。
作为本发明的一种优选方案，所述源荷设备包括220V交流负荷、 220V发电机、220V光伏发电***、24V直流负荷、24V蓄电池和750V 直流充电桩；
所述220V交流负荷通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述220V发电机通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述220V 光伏发电***通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述24V直流负荷通过一个进线开关连接于所述DC24V端口；所述24V蓄电池通过一个进线开关连接于所述DC24V端口；所述750V直流充电桩通过一个进线开关连接于所述DC750端口。
作为本发明的一种优选方案，所述220V交流负荷包括家庭常规交流用电设备，包括服务器、计算机。
作为本发明的一种优选方案，所述220V发电机采用天然气发电机，所述220V发电机在AC380V电网停电时启动，经220V出线开关为220V 交流负荷供电，依次经出线开关、AC220V端口、多端口电力电子变压器、 DC750端口、出线开关为直流充电桩供电，经出线开关、AC220V端口- 多端口电力电子变压器-DC24V端口-出线开关为24V直流负荷供电。
作为本发明的一种优选方案，所述220V光伏发电***采用自发自用、余量上网方式，通过出线开关为220V交流负荷供电，依次通过出线开关、 AC220V端口-多端口电力电子变压器-AC380V端口、出线开关连接AC380V 电网实现余量上网。
作为本发明的一种优选方案，所述24V蓄电池在AC380V电网停电瞬间为24V直流负荷提供不间断供电保证24V直流负荷的供电可靠性，待 220V发电机启动后，转由220V发电机供电。
作为本发明的一种优选方案，所述750V直流充电桩为家用新能源汽车充电桩。
本发明的实施方式具有如下优点：
本发明针对家庭特点将交直流供电、新能源、储能技术整合成一个***，对家庭能量路由器进行整体研究，能量路由器能同时提供交流和直流输出，有效结合交流电网电源、新能源、储能***为家庭提供可靠、经济的交直流供电；能量路由器的保护、控制等功能集中在设备内部，家庭直接将“源、荷、储”的接线对应连接至能量路由器外部接口即可使用，为家庭带来即插即用的便利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的***结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种即插即用家庭能量路由器，包括有内部拓扑接线结构和外部拓扑接线结构，所述内部拓扑结构包括有多端口电力电子变压器和多个出线开关，所述出线开关连接在所述多端口电力电子变压器的接线端口上；所述外部拓扑接线结构包括AC380V电网以及多个源荷设备，所述源荷设备与所述出线开关连接。
还包括保护控制***，所述保护控制***与所述多端口电力电子变压器和所述出线开关连接，并实现过电压、过电流的保护。
本发明提供给的即插即用家庭能量路由器在家庭常规交流配电网接入的情况下增加光伏发电和电池储能***作为补充。采用多端口多流向电力电子变压器作为***能量路由器核心变换部件，合理配置出线开关及相应保护控制***以实现***的稳定高效运行，提供常规交流生活用电、直流用电等不同负荷的用电需求，采用即插即用结构设计，便于用电设备变更或扩展。
变压器具有N个不同电压等级的端口(N为自然数且N≥2)，变压器内的各个端口之间经AC/AC、DC/DC或者AC/DC变流器在汇流母线下实现电气连接；变压器内的各个端口均具有能量双向流动功能；出线开关与变压器各端口对应连接，出线开关数量大于或等于变压器端口数量N，变压器每个端口至少对应一个出线开关；每个出线开关设有机械按钮，可操作合上或断开；保护控制***对变压器和出线开关实施运行保护控制，能实现各路出线的过电压、过电流保护。
以下以四端口电力电子变压器为例，四个端口分别为AC380V端口、 AC220V端口、DC750端口和DC24V端口。
所述进线开关的数量为7个，所述AC380V端口连接一个进线开关，所述DC750端口连接一个进线开关，所述AC220V端口连接三个进线开关，所述DC24V端连接两个进线开关。
所述源荷设备包括220V交流负荷、220V发电机、220V光伏发电***、 24V直流负荷、24V蓄电池和750V直流充电桩；
所述220V交流负荷通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述 220V发电机通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述220V光伏发电***通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述24V直流负荷通过一个进线开关连接于所述DC24V端口；所述24V蓄电池通过一个进线开关连接于所述DC24V端口；所述750V直流充电桩通过一个进线开关连接于所述DC750端口。
每个出线开关设有机械按钮，可操作合上或断开；保护控制***对变压器和出线开关实施运行保护控制，能实现各路出线的过电压、过电流保护。
所述220V交流负荷包括家庭常规交流用电设备，包括服务器、计算机，所述750V直流充电桩为家用新能源汽车充电桩。
所述220V发电机采用天然气发电机，所述220V发电机在AC380V电网停电时启动，经220V出线开关为220V交流负荷供电，依次经出线开关、 AC220V端口、多端口电力电子变压器、DC750端口、出线开关为直流充电桩供电，经出线开关、AC220V端口-多端口电力电子变压器-DC24V端口- 出线开关为24V直流负荷供电。
所述220V光伏发电***采用自发自用、余量上网方式，通过出线开关为220V交流负荷供电，依次通过出线开关、AC220V端口-多端口电力电子变压器-AC380V端口、出线开关连接AC380V电网实现余量上网。
所述24V蓄电池在AC380V电网停电瞬间为24V直流负荷提供不间断供电保证24V直流负荷的供电可靠性，待220V发电机启动后，转由220V发电机供电。
本发明提供的即插即用家庭能量路由器每个出线开关在路由器设备外部设有接口，便于外部拓扑结构的***设备与能量路由器进行连接。
本发明针对家庭特点将交直流供电、新能源、储能技术整合成一个***，对家庭能量路由器进行整体研究，能量路由器能同时提供交流和直流输出，有效结合交流电网电源、新能源、储能***为家庭提供可靠、经济的交直流供电；能量路由器的保护、控制等功能集中在设备内部，家庭直接将“源、荷、储”的接线对应连接至能量路由器外部接口即可使用，为家庭带来即插即用的便利。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，包括有内部拓扑接线结构和外部拓扑接线结构，所述内部拓扑结构包括有多端口电力电子变压器和多个出线开关，所述出线开关连接在所述多端口电力电子变压器的接线端口上；
所述外部拓扑接线结构包括AC380V电网以及多个源荷设备，所述源荷设备与所述出线开关连接。
2.根据权利要求1所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，还包括保护控制***，所述保护控制***与所述多端口电力电子变压器和所述出线开关连接，并实现过电压、过电流的保护。
3.根据权利要求1所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，所述多端口电力电子变压器包括四个端口，分别为AC380V端口、AC220V端口、DC750端口和DC24V端口。
4.根据权利要求3所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，所述进线开关的数量为7个，所述AC380V端口连接一个进线开关，所述DC750端口连接一个进线开关，所述AC220V端口连接三个进线开关，所述DC24V端连接两个进线开关。
5.根据权利要求4所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，所述源荷设备包括220V交流负荷、220V发电机、220V光伏发电***、24V直流负荷、24V蓄电池和750V直流充电桩；
所述220V交流负荷通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述220V发电机通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述220V光伏发电***通过一个进线开关连接于所述AC220V端口；所述24V直流负荷通过一个进线开关连接于所述DC24V端口；所述24V蓄电池通过一个进线开关连接于所述DC24V端口；所述750V直流充电桩通过一个进线开关连接于所述DC750端口。
6.根据权利要求5所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，所述220V交流负荷包括家庭常规交流用电设备，包括服务器、计算机。
7.根据权利要求5所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，所述220V发电机采用天然气发电机，所述220V发电机在AC380V电网停电时启动，经220V出线开关为220V交流负荷供电，依次经出线开关、AC220V端口、多端口电力电子变压器、DC750端口、出线开关为直流充电桩供电，经出线开关、AC220V端口-多端口电力电子变压器-DC24V端口-出线开关为24V直流负荷供电。
8.根据权利要求5所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，所述220V光伏发电***采用自发自用、余量上网方式，通过出线开关为220V交流负荷供电，依次通过出线开关、AC220V端口-多端口电力电子变压器-AC380V端口、出线开关连接AC380V电网实现余量上网。
9.根据权利要求5所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，所述24V蓄电池在AC380V电网停电瞬间为24V直流负荷提供不间断供电保证24V直流负荷的供电可靠性，待220V发电机启动后，转由220V发电机供电。
10.根据权利要求5所述的一种即插即用家庭能量路由器，其特征在于，所述750V直流充电桩为家用新能源汽车充电桩。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200922 |