集美大學(xué)地處福建省廈門市，是福建省“雙一流”建設(shè)高校，是交通運(yùn)輸部與福建省、自然資源部與福建省、福建省與廈門市共建高校，博士學(xué)位授予單位，碩士推免生資格單位，大陸唯一獲交通運(yùn)輸部海事局批準(zhǔn)具有開展臺(tái)灣船員適任培訓(xùn)資格的院校。

集美大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院辦學(xué)歷史悠久，始于陳嘉庚先生于1920年創(chuàng)辦的集美學(xué)校水產(chǎn)科，前身為交通部部屬集美航海學(xué)院的輪機(jī)系，1999年隨集美航海學(xué)院實(shí)質(zhì)性合并進(jìn)入集美大學(xué)，已有百年的航海教育歷史，在國(guó)內(nèi)外航運(yùn)業(yè)界享有盛譽(yù)。

輪機(jī)工程學(xué)院師資力量雄厚，現(xiàn)有教職工158人，其中雙聘院士1人，教授24人，副教授41人，博士生導(dǎo)師18人（其中國(guó)家海洋工程類973計(jì)劃首席科學(xué)家余建星教授為本學(xué)科的兼職博導(dǎo)），碩士生導(dǎo)師50人，擁有博士學(xué)位62人，具有海外經(jīng)歷42人，擁有高級(jí)輪機(jī)長(zhǎng)證書和電子電氣員證書24人。目前在校全日制本科生2600多人、碩士和博士研究生170多人。

一、能量路由器概述

隨著儲(chǔ)能、柔性負(fù)荷以及電動(dòng)汽車等新型直流負(fù)荷的加入，終端用戶也將參與配電潮流調(diào)節(jié)中去這對(duì)電網(wǎng)能量管理要求會(huì)越來越高，單向的潮流、輻射型架構(gòu)配電網(wǎng)已經(jīng)無法滿足終端源-荷的雙向主動(dòng)潮流需求。

電力系統(tǒng)正進(jìn)入“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)” 協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行的新階段，從傳統(tǒng)的發(fā)輸配模式演化為電能自治單元對(duì)等互聯(lián)的新體系。正是在這種背景催生下，基于電力電子技術(shù)的“電能路由器”(Electric Energy Router)概念應(yīng)運(yùn)而生，電能路由器便于實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度和需求側(cè)響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)多源互補(bǔ)，提升電網(wǎng)與用戶的互動(dòng)，提升電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)水平和用戶的用電體驗(yàn)。

電能路由器（亦稱為 能量路由器）是一個(gè)整合了通信單元、控制單元和功率單元的裝置。從電力電子的角度來看，電能路由器表現(xiàn)為多端口、多級(jí)聯(lián)、多流向的電力電子變換器，由全控型電力電子開關(guān)器件和高頻變壓器構(gòu)成，其應(yīng)該具備如下基本的功能：

1）電壓變換、電氣隔離

2）能量路由（能量流向控制）

3）分布式能源、儲(chǔ)能裝置即插即用

二、基于多端口變換器的能量路由器構(gòu)架

下圖是集美大學(xué)的多端口能量路由器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖， 控制分布式能源、儲(chǔ)能出力，協(xié)調(diào)與岸電電網(wǎng)/負(fù)荷間能量轉(zhuǎn)換、靈活控制的核心部件，實(shí)現(xiàn)岸電配電系統(tǒng)中源-儲(chǔ)-網(wǎng)-荷的能量交換。

端口一：岸電端口，可以與岸電大電網(wǎng)連接，完成各個(gè)端口與岸電電網(wǎng)的能量交互。

端口二：三相異步發(fā)電機(jī)端口，采用調(diào)速機(jī)帶動(dòng)異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的交流電經(jīng)過AC/DC變換器將能量回饋至直流母線。

端口三：三相同步發(fā)電機(jī)端口，采用調(diào)速機(jī)帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的交流電經(jīng)過AC/DC變換器將能量回饋至直流母線。

端口四：光伏電池端口，采用光伏陣列模擬源模擬實(shí)際光伏組件，產(chǎn)生直流電，經(jīng)過DC/DC變換器將能量回饋至直流母線。

端口五：儲(chǔ)能電池端口，采用電池模擬器模擬實(shí)際的蓄電池，經(jīng)過雙向DC/DC變換器進(jìn)行放電，將能量饋入直流母線。

端口六：超級(jí)電容端口，采用高密度的超容模組，經(jīng)過雙向DC/DC變換器可以進(jìn)行大電流的充放電。

端口七：負(fù)荷端口，采用不同特性的負(fù)載，模擬船舶中各類負(fù)荷的場(chǎng)景。

三、集美大學(xué)能量路由器創(chuàng)新特色

• 集美大學(xué)多端口能量路由器，共具備7個(gè)不同特性的接口：包括備用岸電網(wǎng)端口、同步發(fā)電機(jī)端口、異步發(fā)電機(jī)端口、光伏端口、蓄電池端口、超級(jí)電容端口以及負(fù)荷端口。

• 每個(gè)端口均可接入相應(yīng)電壓等級(jí)的有源或無源設(shè)備，任意端口間可以實(shí)現(xiàn)功率潮流的控制。

• 配置大尺寸液晶顯示界面，可以實(shí)現(xiàn)就地人機(jī)交互，同時(shí)具備遠(yuǎn)程控制功能，可進(jìn)行協(xié)同配合，基于不同時(shí)間尺度，分層進(jìn)行微電網(wǎng)能量管理，完成上傳下達(dá)功能要求。具備分布式電源/負(fù)荷的控制管理、電壓有功/無功管理策略、并網(wǎng)點(diǎn)功率控制目標(biāo)等功能。

• 集美大學(xué)多端口能量路由器創(chuàng)新性的采用了單獨(dú)的統(tǒng)一控制器，摒棄了傳統(tǒng)的多分布式控制器通訊控制的方式，將所有變流器的控制由統(tǒng)一控制器完成控制，保證了系統(tǒng)嚴(yán)格意義上的實(shí)時(shí)性和即插即用功能。

• 創(chuàng)新統(tǒng)一控制器同時(shí)具備DSP編程和RCP模型控制（Simulink快速原型開發(fā)）兩種模式，兩種模式可應(yīng)用于不同的開發(fā)階段和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，功能互相驗(yàn)證。

• DSP模式下，可通過C代碼編程方式實(shí)現(xiàn)各端口變流模塊的電能變換、故障保護(hù)、UI交互以及模式策略的變更等，熟悉掌握工業(yè)控制的開發(fā)流程。

• RCP模式下，可通過Simiulink模型配合上位機(jī)View6000實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成各端口模塊的控制功能，圖形化的控制方式更容易上手，實(shí)時(shí)交互調(diào)試模式使核心算法的調(diào)試更為有效便捷。

• 提供整體系統(tǒng)的Simulink離線仿真模型，可與實(shí)際物理設(shè)備一一對(duì)應(yīng)，對(duì)比運(yùn)行效果。

• 整體系統(tǒng)采用完全開源模式，提供完整的硬件原理圖、接口圖、DSP軟件源代碼、Similink完整可運(yùn)行模型。具備非常靈活的二次開發(fā)的基礎(chǔ)，方便做各類教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)。

四、RCP控制模型

1、并網(wǎng)DCAC模型；

2、直驅(qū)變流器ACDC模型；

3、異步機(jī)變流器ACDC模型；

4、電池模擬器DCDC模型；

5、超級(jí)電容DCDC模型；

6、光伏DCDC模型。

五、DSP控制代碼及監(jiān)控系統(tǒng)

六、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例照片：