参赛院校：河南理工大学

团队成员：王志杰、端木永乐、陈艳敏、刘梦豪、杨大卫

指导老师：张国澎

项目介绍：

因为国内对电池维护过程中造成大量电能损失与维护方法单一，从而提出基于多端能源路由器的电池组维护系统，本产品为提高能源利用率，减少碳排放，基于多端口能源路由器作为能量转移的载体，使维护蓄电池组的过程中保存本应被损耗掉的电能。

本项目是基于多端能源路由器的电池组维护系统，可为新能源发电装置和负载提供灵活多样化的接口电气形式，实现能量的多向流动能力和对功率流的主动控制。与信息技术的融合使能源路由器拥有通讯和智能决策能力，可从电网与蓄电池两端进行电压电流的采样来获取网络运行状态以及用户和控制中心的指令。在产品的主控板上搭载了以显示模块与微型上位机系统，可实现对电力网络能量流的主动管理，实现将原本本应被损耗掉的电能进行回收，储存，再次利用，降低能量流失，提高能量利用率。

作品研发目标：

  社会生活中对二次电池的维护是以三个月为一次维护周期进行补充充电以及全核对性充放电，但采用的放电方式是以对地放电与电池放电仪放电为主，二者都属于负载放电，在一定程度上会造成较大的资源浪费。 以电厂需求为例，一个100万千瓦发电厂在进行一次对铅蓄电池组维护过程中会浪费18000AH的电量，中国 100 万千瓦的发电厂共有 1106 个，这些发电厂一年所浪费的电能等于 30000 人一年所消耗的电能。生活中重要控制器的供电系统的维护会更加频繁。于是我们针对于蓄电池组的维护过程造成的资源浪费，提出了基于多端能源路由器的电池组维护系统。本项目为提高能源利用率，减少碳排放，基于多端口能源路由器作为能量转移的载体，使维护蓄电池组的过程中让目标蓄电池组向电网中传递能量，进行目标蓄电池组的全放电过程，并由储能电池组与电网向目标蓄电池组进行全满充过程，有效避免了控制器的电池组维护过程中造成损害等问题。

作品研发背景：

首先，以往对于基于多端能源路由器的系统的研究多局限于能量传递的过程，没有重视能量的循环利用，而忽略了国内的用电现状，以及当下市场对于可泛用于广大人民的日常生产生活环境下的用电需求，对电池组的维护需求，以及国家十四大以来号召的节能减排方针。尽管专项电池组维护系统发展已经较为完备，但是仍不足以满足人民群众对于产品的便捷性和普适性的需求。我们的产品创新性的跳出了单一电池组的桎梏，而将目光看向了统一便捷的广泛适用于各类不同电池组的维护系统,本项目服务对象几乎包含了生活中的所有电力设备,包括电厂、城市交通、电通电信等。直流负载主要用于继电保护电源、控制电源、直流动力电源等。和电力控制中枢配合使用的有蓄电池组和整流充电装置，本项目就是在蓄电池的充放电上进行调整以达到节能减排回收电能的目的。
    其次，本产品在控制模块中采用了德州电子的DSPF28335芯片,基于DSPF28335的整流控制的设计在计算的复杂度和软件的灵活性上有优势,算法与采集处理方面相对来说灵活,相较于其他的控制器具有可观的计算速度和精度,支持高速主频和多路 AD/DA 转换,支持输出多路 SVPWM,管脚复用情况相对较少,实现了低功耗的技术目标，也符合当下节能减排的时代背景；在驱动模块上采用专用 HCNW3120 光耦驱动搭建驱动电路。驱动光耦配合外围 DC/DC 电路模块完成，该方法优点是系统的集成度高，有良好的过载和短路保护功能；在PWM相关模块上运用 DSP TMS320F28335 产生SVPWM且加强表现SVPWM的独立性，使得每个SVPWM模块都可以有两路SVPWM输出组成，增强了容错性。该方案实现简单，有较强的抗干扰能力。

作品核心创新点：

1.实现多种电能的重复利用，实现绿色可持续发展

在现有的电厂或者社区电站的直流屏电池组维护过程中，往往会浪费掉很多的电能，经过团队的具体调研，市场上没有能够实现对电能端对端回收的设备，我们团队在此基础上研发出多端口能源路由器设备，其中的电池逆变器功能可以将维护时原本损失的电能重新输回至电网系统或者储存在储能电池中供二次使用，减少不必要的能源浪费，提高能量利用率。

在政策上也积极响应了国家的政策措施，为祖国的绿色可持续发展做出一些贡献。

2.与5G新时代技术结合，物联网操作更加便捷。

5G技术日渐成熟与普及，在其之下的物联网技术也蓬勃发展。团队研发的的多端口能源路由器优化了操作方式，以实现通过基于5G技术下的低延时性地实现远程操作，响应速度十分可观，进一步提升了设备工作的效率以及人员操作的安全性、便捷性，能够更加高效的工作。

3.优化产品结构，提高设备的使用的简易性。

团队研发的多端口能源路由器设备设计过程中加入了组态屏，各项操作均可在其上显示；在安装方式上也配合了市面上大多数的直流屏相关设备和辅助设备，创新性的实现了安装的简易性和可靠性，方便取拿，降低设备的使用难度。

4.对于电能的转化率更高，大幅降低电能的损失，

相较于社会上其他的厂商的电池逆变器功能的设备，本团队的设备实现了电能端对端的高效转化，进一步提升了电能的利用率，降低了电能的损失率。团队长时间内基于现有设备进行优化，以实现更高效率的能量转化，尽可能地减少损失。

作品市场前景：

本项目为基于多端能源路由器的电池组维护系统，服务对象包含了生活中的近乎所有电力设备，包括发电厂、变电所、电通电信等。直流负载主要用于继电保护电源、控制电源、直流动力电源等。和电力控制中枢配合使用的有蓄电池组和整流充电装置，本项目在蓄电池的充放电上进行调整以达到节能减排回收电能的目，具有良好的市场前景。

在此基础上多种版本的电池组维护系统可以适用于多种蓄电池组的电池性能维护过程。

并且当前，社会是在不断的发展中，人们对电力的需求也在不断的上升，面对当前新形势的挑战，其中电网安全问题尤为重要，所以应当对新形势下加强电网运行维护安全进行深入的研究与分析。但是，当前频繁的电网安全事故提醒着我们，现在我国的电网运行系统还是不完善的，其中存在着各方面的不足，团队重视新形势下加强电网运行维护安全，不断地深入研究相应的安全措施。

同时，我国电力事业进入了新的发展时期，我国经济的快速发展和社会的不断进步使得人们对电力的需求迅速增加，电网运行安全的维护显得尤为重要，电网运行的安全不但可以为国民经济的发展和社会的稳定提供良好的运行条件，而且其已经成为供电企业与社会各界关注的一个重点领域。

现在的电力来源主要为火力发电，凡涉及电力调度方面均需要进行电力维护，需要电的转化、储存等。能源路由器可以很好的解决这些问题。我们将目标转向对于电量使用量大的行业，这些行业对于电力质量也是有一定的要求，这也会给我们提供一个巨大的市场。