本發(fā)明涉及輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電能路由器及其控制方法。
背景技術(shù)：
在全球能源危機(jī)愈發(fā)嚴(yán)重化的今天，為了能夠緩解化石能源日益枯竭危機(jī)，風(fēng)能、潮汐能、太陽(yáng)能等可再生能源得到了大力發(fā)展。相較于傳統(tǒng)的集中式發(fā)電方法，現(xiàn)在的分布式發(fā)電在發(fā)電比上占據(jù)越來(lái)越大的份額，并且電動(dòng)汽車(chē)等新的負(fù)載加入，使電能的流動(dòng)和管理更加的復(fù)雜化。為此，需要一種新的能源管理辦法，電能路由器孕育而生。但現(xiàn)今的電能路由器控制方法還存在很多的弊端，如頻率不匹配、轉(zhuǎn)化效率較低等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有電能路由器存在的頻率不匹配和轉(zhuǎn)化效率較低的問(wèn)題，提供一種電能路由器及其控制方法。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種電能路由器，包括輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊、數(shù)字整流模塊、數(shù)字變壓模塊、數(shù)字頻率變換模塊、數(shù)字交流變換模塊、輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊、數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊、隔離驅(qū)動(dòng)模塊和mcu控制核心模塊；
輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸入端接入輸入電信號(hào)，輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸出端的輸出端經(jīng)數(shù)字整流模塊連接數(shù)字變壓模塊的輸入端，數(shù)字變壓模塊的輸出端經(jīng)數(shù)字交流變換模塊連接輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸入端，輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸出端輸出輸出電信號(hào)；
輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊的檢測(cè)輸出端和輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊的檢測(cè)輸出端連接數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊的輸入端；數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊的一個(gè)輸出端連接數(shù)字頻率變換模塊的控制輸入端，數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊的另一個(gè)輸出端連接mcu控制核心模塊的輸入端；
mcu控制核心模塊的控制輸出端連接隔離驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端；隔離驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接數(shù)字整流模塊、數(shù)字變壓模塊、數(shù)字頻率變換模塊和數(shù)字交流變換模塊的控制輸入端。
上述電能路由器，還進(jìn)一步包括開(kāi)關(guān)電源恒流源模塊，該開(kāi)關(guān)電源恒流源模塊連接mcu控制核心模塊、隔離驅(qū)動(dòng)模塊和數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊的電源端。
一種電能路由器的控制方法，包括如下步驟：
步驟1、將分布式電源接入到輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸入端，輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊采集檢測(cè)輸入電信號(hào)的電壓和頻率，并將其送至數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊中；
步驟2、數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊對(duì)輸入電信號(hào)的電壓和頻率進(jìn)行初期處理后，傳送給mcu控制核心模塊；
步驟3、mcu控制核心模塊將檢測(cè)到的輸入電信號(hào)的實(shí)時(shí)電壓值uin與預(yù)定的輸入電壓閾值u0進(jìn)行對(duì)比，確定電能路由器的工作模式；
當(dāng)檢測(cè)到uin≥u0時(shí)，電能路由器進(jìn)入整流模式；在整流模式中：
1)mcu控制核心模塊根據(jù)整流模式的電壓控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
2)隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字變壓模塊將電信號(hào)的電壓值由uin變換為預(yù)定的udc；
3)輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊采集此時(shí)輸出電信號(hào)的電壓和頻率，并將其送至數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊中；
4)數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊對(duì)輸入電信號(hào)的電壓和頻率進(jìn)行分析后，傳送給mcu控制核心模塊；
5)mcu控制核心模塊將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)輸出電壓值udc與預(yù)定的第一輸出電壓閾值uout1進(jìn)行對(duì)比，mcu控制核心模塊根據(jù)整流模式的電壓控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
6)隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字整流模塊將電信號(hào)的電壓值由udc變換為預(yù)定的uout1；
當(dāng)檢測(cè)到uin＜u0時(shí)，電能路由器進(jìn)入交流變換模式；在交流變換模式中：
1)在交流變換模式中，mcu控制核心模塊根據(jù)交流變換的數(shù)據(jù)控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
2)隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字變壓模塊將電信號(hào)的電壓值由uin變換為預(yù)定的uac；
3)輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊采集此時(shí)輸出電信號(hào)的電壓和頻率，并將其送至數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊中；
4)數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊對(duì)輸入電信號(hào)的電壓和頻率進(jìn)行分析后，傳送給mcu控制核心模塊；
5)mcu控制核心模塊將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)輸出電壓值uac與預(yù)定的第二輸出電壓閾值uout2進(jìn)行對(duì)比，mcu控制核心模塊根據(jù)交流變化模式的電壓控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
6)隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字交流變換模塊將電信號(hào)的電壓值由uac變換為預(yù)定的uout2；
步驟4、mcu控制核心模塊將檢測(cè)到的輸入電信號(hào)的實(shí)時(shí)頻率值fin與預(yù)定的頻率閾值fout進(jìn)行對(duì)比，mcu控制核心模塊頻率的頻率控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
步驟5、隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字頻率變換模塊將電信號(hào)的頻率值由fin變換為預(yù)定的fout。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn)：
1、能將分布式輸入電源高效率的轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的預(yù)定值，實(shí)現(xiàn)了不同電源間的無(wú)障礙轉(zhuǎn)換。
2、提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性及減輕了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了電能的高效率分配。
3、能夠進(jìn)行主動(dòng)的故障檢測(cè)機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的隔離保護(hù)，提高設(shè)備的使用安全性。
4、利用高性能的mcu處理器，采用數(shù)字化的控制方法對(duì)能源路由器進(jìn)行控制，提高了系統(tǒng)的可靠性、智能性。
附圖說(shuō)明
圖1為一種電能路由器的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
一種電能路由器，如圖1所示，包括開(kāi)關(guān)電源恒流源模塊、輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊、數(shù)字整流模塊、數(shù)字變壓模塊、數(shù)字頻率變換模塊、數(shù)字交流變換模塊、輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊、數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊、隔離驅(qū)動(dòng)模塊和mcu控制核心模塊。
輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸入端接入輸入電信號(hào)，輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸出端的輸出端經(jīng)數(shù)字整流模塊連接數(shù)字變壓模塊的輸入端，數(shù)字變壓模塊的輸出端經(jīng)數(shù)字交流變換模塊連接輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸入端，輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸出端輸出輸出電信號(hào)。開(kāi)關(guān)電源恒流源模塊連接mcu控制核心模塊、隔離驅(qū)動(dòng)模塊和數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊的電源端。
輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊的檢測(cè)輸出端和輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊的檢測(cè)輸出端連接數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊的輸入端。數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊的一個(gè)輸出端連接數(shù)字頻率變換模塊的控制輸入端，數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊的另一個(gè)輸出端連接mcu控制核心模塊的輸入端。mcu控制核心模塊的控制輸出端連接隔離驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端。隔離驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接數(shù)字整流模塊、數(shù)字變壓模塊、數(shù)字頻率變換模塊和數(shù)字交流變換模塊的控制輸入端。
一種電能路由器的控制方法，具體包括如下步驟：
步驟1、將分布式電源接入到輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊的輸入端，輸入數(shù)字端口檢測(cè)模塊采集檢測(cè)輸入電信號(hào)的電壓和頻率，并將其送至數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊中；
步驟2、數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊對(duì)輸入電信號(hào)的電壓和頻率進(jìn)行初期處理后，傳送給mcu控制核心模塊；
步驟3、mcu控制核心模塊將檢測(cè)到的輸入電信號(hào)的實(shí)時(shí)電壓值uin與預(yù)定的輸入電壓閾值u0進(jìn)行對(duì)比，確定電能路由器的工作模式；
當(dāng)檢測(cè)到uin≥u0時(shí)，電能路由器進(jìn)入整流模式；在整流模式中：
1)mcu控制核心模塊根據(jù)整流模式的電壓控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
2)隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字變壓模塊將電信號(hào)的電壓值由uin變換為預(yù)定的udc；
3)輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊采集此時(shí)輸出電信號(hào)的電壓和頻率，并將其送至數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊中；
4)數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊對(duì)輸入電信號(hào)的電壓和頻率進(jìn)行分析后，傳送給mcu控制核心模塊；
5)mcu控制核心模塊將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)輸出電壓值udc與預(yù)定的第一輸出電壓閾值uout1進(jìn)行對(duì)比，mcu控制核心模塊根據(jù)整流模式的電壓控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
6)隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字整流模塊將電信號(hào)的電壓值由udc變換為預(yù)定的uout1；
當(dāng)檢測(cè)到uin＜u0時(shí)，電能路由器進(jìn)入交流變換模式；在交流變換模式中：
1)在交流變換模式中，mcu控制核心模塊根據(jù)交流變換的數(shù)據(jù)控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
2)隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字變壓模塊將電信號(hào)的電壓值由uin變換為預(yù)定的uac；
3)輸出數(shù)字端口檢測(cè)模塊采集此時(shí)輸出電信號(hào)的電壓和頻率，并將其送至數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊中；
4)數(shù)字虛擬同步機(jī)模塊對(duì)輸入電信號(hào)的電壓和頻率進(jìn)行分析后，傳送給mcu控制核心模塊；
5)mcu控制核心模塊將檢測(cè)到的實(shí)時(shí)輸出電壓值uac與預(yù)定的第二輸出電壓閾值uout2進(jìn)行對(duì)比，mcu控制核心模塊根據(jù)交流變化模式的電壓控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
6)隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字交流變換模塊將電信號(hào)的電壓值由uac變換為預(yù)定的uout2。
步驟4、mcu控制核心模塊將檢測(cè)到的輸入電信號(hào)的實(shí)時(shí)頻率值fin與預(yù)定的頻率閾值fout進(jìn)行對(duì)比，mcu控制核心模塊頻率的頻率控制指標(biāo)，輸出pwm信號(hào)至隔離驅(qū)動(dòng)模塊；
步驟5、隔離驅(qū)動(dòng)模塊將pwm信號(hào)放大后，控制數(shù)字頻率變換模塊將電信號(hào)的頻率值由fin變換為預(yù)定的fout。
以上已對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可以作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。