[发明专利]户用交直流混合双向电能交互能量路由器及能量调度方法

说明书

本发明提供一种户用交直流混合双向电能交互能量路由器及能量调度方法，属于电力电子与智能用电管理技术领域。该能量路由器包括单相全桥双向互联变换单元、全桥SRC谐振软开关双向DC/DC变换单元、全桥LLC谐振软开关单向DC/DC变换单元、全桥LCLL谐振软开关三端口双向DC/DC变换单元、第一全桥SRC谐振软开关单向DC/DC变换单元、单相全桥逆变单元和低压直流母线，具有双向电能交互功能，可同时接入多种分布式能源、单相交流电网和户用负载，可为家庭用户提供多种不同安全电压等级的低压直流和交流端口；该能量调度方法可根据分布式能源发电状态和家庭用电需求自适应调节该能量路由器的工作模式，并可基于代价最小的能量路由算法实现家庭用电智能协调分配。

技术领域

本发明属于电力电子技术与智能用电管理技术领域，具体涉及一种户用交直流混合双向电能交互能量路由器及能量调度方法。

背景技术

由于可再生能源发电的随机性和不确定性，目前能源互联网面临的主要问题之一是高渗透率分布式可再生能源接入带来的稳定性以及消纳问题，而能量路由器作为支撑能源互联网的核心电力电子装置，能控制和协调其管理的能源、储能和负荷，对该装置进行合理地设计、应用能够减少由大量分布式能源接入电网带来的稳定性问题，提高可再生能源的利用率并实现就地消纳。

对于家庭中分布式可再生能源的高效利用方式为“就地采集，就地储存，就地使用”，而当前分布式能源主要的利用方式依旧是通过各类并网变换器接入电网，其能量转换效率低，难以实现就地消纳并会影响电网的电能质量，而且以传统的固态变压器为核心的能量路由器在面对当前高度分散式的户用分布式能源的消纳问题已显得力不从心；家庭用电器正向直流化和小型化发展，由于传统能量路由器的硬件拓扑限制，其无法为家庭用户提供多种不同电压等级的交直流混合端口以满足家庭用电需要，并且难以实现电能的双向交互；又由于传统固态变压器控制方式单一，存在着无法实现家庭用电的优化分配、难以满足家庭用电计划和降低用电成本的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种户用交直流混合双向电能交互能量路由器及能量调度方法，该能量路由器具备接入多种分布式能源以及单相交流电网的能力，具有双向电能交互功能，能够为家庭用户提供多种安全电压等级的低压直流端口以及交流端口，并且各端口间均具有电气隔离，单一端口发生故障时可以旁路故障端口保障其余端口正常使用；该能量路由器还能够根据分布式能源发电状态和家庭需求自适应调节能量路由器的工作模式，实现家庭用电智能协调优化分配，在满足家庭用电计划的同时降低用电成本。

为达到上述目的，本发明提供技术方案如下：

本发明第一方面提供一种户用交直流混合双向电能交互能量路由器，该能量路由器包括单相全桥双向互联变换单元、全桥SRC谐振软开关双向DC/DC变换单元、全桥LLC谐振软开关单向DC/DC变换单元、全桥LCLL谐振软开关三端口双向DC/DC变换单元、第一全桥SRC谐振软开关单向DC/DC变换单元、单相全桥逆变单元和低压直流母线；

所述单相全桥双向互联变换单元的输入端连接户用单相交流电网，所述单相全桥双向互联变换单元的输出端连接所述全桥SRC谐振软开关双向DC/DC变换单元的输入端；所述全桥SRC谐振软开关双向DC/DC变换单元的输出端连接所述低压直流母线；所述全桥LLC谐振软开关单向DC/DC变换单元的输入端连接光伏组件，所述全桥LLC谐振软开关单向DC/DC 变换单元的输出端连接所述低压直流母线；所述全桥LCLL谐振软开关三端口双向DC/DC变换单元的输入端连接所述低压直流母线，所述全桥LCLL谐振软开关三端口双向DC/DC变换单元的第一输出端连接储能模块，所述全桥LCLL谐振软开关三端口双向DC/DC变换单元的第二输出端连接工作电压为安全电压的直流负载1和所述第一全桥SRC谐振软开关单向DC/DC变换单元的输入端；所述第一全桥SRC谐振软开关单向DC/DC变换单元的输出端连接工作电压为安全电压的直流负载2；所述单相全桥逆变单元的输入端连接所述低压直流母线，所述单相全桥逆变单元的输出端连接户用单相交流电压的交流负载；所述直流负载1的工作电压大于所述直流负载2的工作电压；