案例分享-集美大学开源式多端口能量路由器科研平台

集美大学地处福建省厦门市，是福建省“双一流”建设高校，是交通运输部与福建省、自然资源部与福建省、福建省与厦门市共建高校，博士学位授予单位，硕士推免生资格单位，大陆唯一获交通运输部海事局批准具有开展台湾船员适任培训资格的院校。

集美大学轮机工程学院办学历史悠久，始于陈嘉庚先生于1920年创办的集美学校水产科，前身为交通部部属集美航海学院的轮机系，1999年随集美航海学院实质性合并进入集美大学，已有百年的航海教育历史，在国内外航运业界享有盛誉。

轮机工程学院师资力量雄厚，现有教职工158人，其中双聘院士1人，教授24人，副教授41人，博士生导师18人（其中国家海洋工程类973计划首席科学家余建星教授为本学科的兼职博导），硕士生导师50人，拥有博士学位62人，具有海外经历42人，拥有高级轮机长证书和电子电气员证书24人。目前在校全日制本科生2600多人、硕士和博士研究生170多人。

一、能量路由器概述

随着储能、柔性负荷以及电动汽车等新型直流负荷的加入，终端用户也将参与配电潮流调节中去这对电网能量管理要求会越来越高，单向的潮流、辐射型架构配电网已经无法满足终端源-荷的双向主动潮流需求。

电力系统正进入“源-网-荷-储” 协调优化运行的新阶段，从传统的发输配模式演化为电能自治单元对等互联的新体系。正是在这种背景催生下，基于电力电子技术的“电能路由器”( )概念应运而生，电能路由器便于实现智能调度和需求侧响应，从而实现多源互补，提升电网与用户的互动，提升电网的运营水平和用户的用电体验。

电能路由器（亦称为 能量路由器）是一个整合了通信单元、控制单元和功率单元的装置。从电力电子的角度来看，电能路由器表现为多端口、多级联、多流向的电力电子变换器，由全控型电力电子开关器件和高频变压器构成，其应该具备如下基本的功能：

1）电压变换、电气隔离

2）能量路由（能量流向控制）

3）分布式能源、储能装置即插即用

二、基于多端口变换器的能量路由器构架

下图是集美大学的多端口能量路由器的拓扑结构图， 控制分布式能源、储能出力，协调与岸电电网/负荷间能量转换、灵活控制的核心部件，实现岸电配电系统中源-储-网-荷的能量交换。

多端口能量路由器拓扑

端口一：岸电端口，可以与岸电大电网连接，完成各个端口与岸电电网的能量交互。

端口二：三相异步发电机端口，采用调速机带动异步发电机发电，产生的交流电经过AC/DC变换器将能量回馈至直流母线。

端口三：三相同步发电机端口，采用调速机带动同步发电机发电，产生的交流电经过AC/DC变换器将能量回馈至直流母线。

端口四：光伏电池端口，采用光伏阵列模拟源模拟实际光伏组件，产生直流电，经过DC/DC变换器将能量回馈至直流母线。

端口五：储能电池端口，采用电池模拟器模拟实际的蓄电池，经过双向DC/DC变换器进行放电，将能量馈入直流母线。

端口六：超级电容端口，采用高密度的超容模组，经过双向DC/DC变换器可以进行大电流的充放电。

端口七：负荷端口，采用不同特性的负载，模拟船舶中各类负荷的场景。

三、集美大学能量路由器创新特色

四、RCP控制模型

控制模型

1、并网DCAC模型；

2、直驱变流器ACDC模型；

3、异步机变流器ACDC模型；

4、电池模拟器DCDC模型；

5、超级电容DCDC模型；

6、光伏DCDC模型。

上位机监控界面设置

五、DSP控制代码及监控系统

CCS控制代码

能量路由器监控主界面

六、现场实例照片：