一种集成型直流微电网控制接口装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种集成型直流微电网控制接口装置，包括装置本体，所述本体内部包含控制接口模块，所述控制接口模块包括光伏阵列接口电路、蓄电池接口电路和直流负载接口电路，所述本体表面设置一对母线端子和若干对控制端子。所述控制端子与所述各接口电路的输入端一一对接，所述母线端子与所述各接口电路的输出端连接。所述蓄电池组接口电路包括双向Boost/Buck变换器。所述直流负载接口电路包括Buck变换器。该装置能够同时连接直流母线与直流微电网的各单元，利用各单元的输出电流并通过改变各单元的等效输出电阻，实现微电网均流控制。该控制手段完全在本地实现，无需通信，有利于微电网的可靠运行。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电网控制接口装置【技术领域】，尤其涉及一种集成型直流微电网控 制接口装置。 -种集成型直流微电网控制接口装置
【背景技术】
[0002] 在环境污染和能源危机的双重压力下，太阳能发电技术已经成为电力电子
[0003] 行业的研究热点，尤其是近些年来，可再生能源得到广泛应用，储能设备成本持续 降低，应运而生了多种形式的直流微电网。
[0004] 在电力电子技术和储能技术的推动下，直流微电网得到了快速发展，并以其便于 控制、可靠性高、损耗小等优点将要成为偏远山村和未来家庭的主要供电结构。直流微电网 运行的关键在于分布式电源、储能装置和负载之间的协调控制，特别是在含有可再生能源 的直流微电网中，为了实现可再生能源的最大程度的利用，必须要对直流微电网实施有效 的能量控制策略，但截止目前为止，尚无较好的协调控制技术。 实用新型内容
[0005] 本实用新型提供一种集成型直流微电网控制接口装置，该装置能够同时连接直流 母线与直流微电网的各单元，利用各单元的输出电流并通过改变各单元的等效输出电阻， 实现微电网均流控制。该控制手段完全在本地实现，无需通信，有利于微电网的可靠运行。
[0006] 实现上述目的采取的技术方案是：一种集成型直流微电网控制接口装置，包括装 置本体，所述本体内部包含控制接口模块，所述控制接口模块包括光伏阵列接口电路、蓄电 池接口电路和直流负载接口电路，所述本体表面设置一对母线端子和若干对控制端子。
[0007] 所述控制端子与所述各接口电路的输入端一一对接，所述母线端子与所述各接口 电路的输出端连接。
[0008] 所述蓄电池组接口电路包括双向Boost/Buck变换器。
[0009] 所述直流负载接口电路包括Buck变换器。
[0010] 本实用新型的集成型直流微电网控制接口装置，可以实现直流母线与直流微电网 各单元的功能对接，该对接是通过装置内部的控制接口模块来实现的。本接口装置的引入 可以实现直流微电网的均流控制，其实质在于母线电压下垂法的实现，即利用各单元的输 出电流，改变各单元的等效输出电阻。
[0011] 传统直流微电网系统的能量控制拓扑，应用的是分布式的控制方式，本接口装置 将分布式的控制端口进行了集中安置，以实现一机通用的功能，而且完全在本地实现，无需 通信，并保证微电网的可靠运行。
[0012] 本装置在应用时，需将直流母线的引出端口与装置本体上的母线端子对接，将各 应用单元的引出端口，如光伏电池单元、蓄电池单元及负载单元的引出端口对应装置本体 上的控制端子连接。直流微电网采用的是直流母线电压下垂模式，该模式是通过将各单元 的控制，嵌入到相应的控制器或控制接口电路中来实现的。每个单元的工作状态由自身的 控制接口电路来选择，并且控制接口电路实现了母线电压和其他各单元电源的互联，进而 决定各单元电源的工作模式。
[0013] 装置在运行时，直流母线电压应满足34〇ν〈?/&〈360V。当35〇ν〈?/ &〈370V时， 光伏阵列接口电路中的Boost功率变换器运行在电压下垂模式，根据母线电压调节输出电 流；当33〇ν〈?/ &〈350V时，Boost功率变换器运行在MPPT模式，实现最大太阳能的输出；当 &/330V时，输出电流达到限制电流，Boost功率变换器恒流输出；如果直流母线电压继 续跌落时，Boost功率变换器停止工作。蓄电池组充放电的门槛电压设置为350V，直流微 电网的功率缺额由蓄电池组提供，当34〇ν〈?/ &〈36〇ν时，蓄电池组接口电路中的双向Boost/ Buck变换器运行在电压下垂控制模式，基于母线电压和蓄电池的S0C，选择相应的充放 电电流；当〈340V或者360V〈 &时，蓄电池组以极限电流进行充放电，从而协调直流微 电网的能量平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0015] 图2是光伏阵列接口的电路结构图。
[0016] 图3是直流负载接口的电路结构图。
[0017] 图4是蓄电池接口的电路结构图。
【具体实施方式】
[0018] 如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型的集成型直流微电网控制接口装置，包 括装置本体，所述本体内部包含控制接口模块，所述控制接口模块包括光伏阵列接口电路 101、蓄电池接口电路102和直流负载接口电路103,所述本体表面设置一对母线端子2和若 干对控制端子3,所述控制端子3与所述各接口电路的输入端一一对接，所述母线端子2与 所述各接口电路的输出端连接，即各接口电路的输出端在母线端子处实现并联。
[0019] 光伏阵列接口电路，包括Boost功率变换器4,光伏阵列接口电路的数量为1个或 多个，其相对应的装置上控制端子的数量也为1个或多个。接口电路用于光伏阵列输出电 能的控制，是由滤波电感5和直流电容6、整流二极管7、B 〇〇st功率变换器4和直流电容C6 组成，其中直流电容C6的两端对应电路输入端，即光伏电池侧，滤波电感5和Boost功率变 换器2串接后并联于直流电容C 6两端，整流二极管7与直流电容6串接后并联于Boost功 率变换器2的两端，直流电容6的两端对应电路输出端，即母线侧。
[0020] 直流负载接口电路，用于直流负载输入电能的控制，一般在控制接口模块中设置 数量为一个，其具有2个Buck变换器控制回路，所述2个Buck变换器控制回路分别由Buck 变换器11、14、续流二极管12、17和滤波电容13、18构成，2个Buck变换器控制回路之间连 接有储能电感16,滤波电容13两端对应负载侧，同时，为了更好地实现接口电路与母线端 的连接，在母线侧引入由电容8和电感9、15所组成的π形滤波器。
[0021] 蓄电池组接口电路，用于蓄电池组充放电能的控制，一般在控制接口模块中设置 数量为一个，是由双向8 〇〇5^作11(^变换器20、10、滤波电感21和2个直流电容19、22组 成，其中直流电容22的两端对应电路输入端，即蓄电池侧，滤波电感21和Boost功率变换 器20串接后并联于直流电容22两端，Buck变换器10与直流电容19串接后并联于Boost 功率变换器20的两端，直流电容19的两端对应电路输出端，即母线侧。
[0022] 本实用新型的装置在运行时，直流母线电压^/&应满足34〇ν〈?/ &〈360V。当35〇ν〈?/& 〈370V时，光伏阵列接口电路中的Boost功率变换器运行在电压下垂模式，根据母线电压调 节输出电流；当33〇ν〈?/&〈350V时，Boost功率变换器运行在MPPT模式，实现最大太阳能的 输出；当&/330V时，输出电流达到限制电流，Boost功率变换器恒流输出；如果直流母 线电压继续跌落时，Boost功率变换器停止工作。蓄电池组充放电的门槛电压设置为350V， 直流微电网的功率缺额由蓄电池组提供，当34〇ν〈?/ &〈36〇ν时，蓄电池组接口电路中的双向 Boost/Buck变换器运行在电压下垂控制模式，基于母线电压和蓄电池的S0C，选择相应 的充放电电流；当〈340V或者360V〈 &时，蓄电池组以极限电流进行充放电，从而协调 直流微电网的能量平衡。
【权利要求】
1. 一种集成型直流微电网控制接口装置，包括装置本体，其特征在于：所述本体内部 包含控制接口模块，所述控制接口模块包括光伏阵列接口电路、蓄电池接口电路和直流负 载接口电路，所述本体表面设置一对母线端子和若干对控制端子。
2. 如权利要求1所述的集成型直流微电网控制接口装置，其特征在于：所述控制端子 与所述各接口电路的输入端一一对接，所述母线端子与所述各接口电路的输出端连接。
3. 如权利要求1所述的集成型直流微电网控制接口装置，其特征在于：所述蓄电池组 接口电路包括双向Boost/Buck变换器。
4. 如权利要求1所述的集成型直流微电网控制接口装置，其特征在于：所述直流负载 接口电路包括Buck变换器。
【文档编号】H02J7/35GK203883541SQ201420225636
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】张富洲, 陈莎, 张雪煜, 王修庞, 郭旭, 李吉浩, 于晶荣, 李冬雪, 罗道军, 薛冰 申请人:国家电网公司, 国网河南省电力公司南阳供电公司