一种双母线能源并网拓扑结构及其并网控制方法与流程

文档序号:14877652发布日期:2018-07-07 08:26阅读:175来源:国知局

本发明属于微纳卫星能源系统技术领域,尤其涉及一种双母线能源并网拓扑结构及其并网控制方法。



背景技术:

目前微纳卫星发展已由试验逐步开始走向各种应用,在整星质量体积限定条件下,要求载荷功率输出水平越来越高,这就对卫星能源供配电系统的设计提出更高的要求,需要能源供配电系统在满足平台设备长期功耗需求情况下,能够更好适应载荷短时大功率输出的需求,满足系统供电稳定性,而当前微纳卫星主要采用单母线供电体制,载荷短时大功率输出将给平台供电造成不稳定影响,且无法适应特殊工作模式下负载的动态变化,影响整星供电的可靠性。



技术实现要素:

本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种双母线能源并网拓扑结构及其并网控制方法,以解决微纳卫星单母线供电体制存在的载荷短时大功率供电稳定性的问题,适应卫星多种工作模式负载动态变化。

为了解决上述技术问题,本发明公开了一种双母线能源并网拓扑结构,包括:平台母线能源组件,载荷母线能源组件和并网控制单元;其中,并网控制单元设置在平台母线能源组件和载荷母线能源组件之间,通过平台母线和载荷母线分别与平台母线能源组件和载荷母线能源组件连接;

平台母线能源组件,用于采用直接能量传输体制,进行功率调节,为平台设备供电;

载荷母线能源组件,用于采用太阳阵最大功率跟踪体制,实现载荷母线能源组件供电能量最大化,以及,对高功率输出载荷设备供电;

并网控制单元,用于采用基于功率mos管阻抗脉宽调节体制,实现对平台母线能源组件和载荷母线能源组件间的能量调节和相互调配。

在上述双母线能源并网拓扑结构中,平台母线能源组件,包括:第一太阳电池阵、分流调节单元、第一蓄电池组和二次电源模块;

第一太阳电池阵、分流调节单元和第一蓄电池组并联,构成并联电路结构;

所述并联电路结构通过平台母线与二次电源模块连接,构成供电回路。

在上述双母线能源并网拓扑结构中,载荷母线能源组件,包括:第二太阳电池阵、mppt模块和第二蓄电池组;

第二太阳电池阵与mppt模块串联后,与第二蓄电池组并联,并网控制单元作为载荷母线分支并联与平台母线连接。

在上述双母线能源并网拓扑结构中,并网控制单元,包括:第一继电器、第二继电器、控制下位机、第一p沟道功率mos管、第二p沟道功率mos管、第一驱动电路和第二驱动电路;

第一继电器与第一p沟道功率mos管串联在平台母线与载荷母线之间;

第二继电器与第二p沟道功率mos管串联在载荷母线与平台母线之间;

第一驱动电路串联接入第一p沟道功率mos管与控制下位机之间;

第二驱动电路串联接入第二p沟道功率mos管与控制下位机之间。

在上述双母线能源并网拓扑结构中,控制下位机,用于:

在太阳电池阵处于光照区时,对平台母线能源组件的平台母线电压v1、负载电流i1、第一太阳电池阵的方阵电流is1、第一蓄电池组的充电电流ic1和放电电流id1进行采集,得到第一采集信号,以及,对载荷母线能源组件的载荷母线电压v2、负载电流i2、第二太阳电池阵的方阵电流is2、第二蓄电池组的充电电流ic2和放电电流id2进行采集,得到第二采集信号;

根据第一采集信号和第二采集信号,确定平台母线能源组件和载荷母线能源组件的能量供给状态;

根据确定的平台母线能源组件和载荷母线能源组件的能量供给状态,判断第一蓄电池组和第二蓄电池组在光照结束时电量能否充满;

若确定任一蓄电池组在光照结束时无法达到电量充满预期,则开启并网控制,实现平台母线能源组件和载荷母线能源组件并网供电。

在上述双母线能源并网拓扑结构中,控制下位机在若确定任一蓄电池组在光照结束时无法达到电量充满预期,则开启并网控制,实现平台母线能源组件和载荷母线能源组件并网供电时,包括:

若第二太阳电池阵的方阵电流is2与负载电流i2之差小于第二蓄电池组的电量充满预期,则发送第一开关指令,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一太阳电池阵通过并网控制单元为第二蓄电池组供电,实现第一太阳电池阵和第二太阳电池阵对第二蓄电池组的联合充电;

若第二太阳电池阵的方阵电流is2与第二蓄电池组的放电电流id2之和小于载荷设备的电流需求,则发送第一开关指令,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一太阳电池阵通过并网控制单元为载荷设备供电,实现第二太阳电池阵、第二蓄电池组和第一太阳电池阵三者对载荷设备的联合供电。

在上述双母线能源并网拓扑结构中,用于:

在太阳电池阵处于阴影区时,对平台母线能源组件的平台母线电压v1、负载电流i1、第一太阳电池阵的方阵电流is1、第一蓄电池组的充电电流ic1和放电电流id1进行采集,得到第三采集信号,以及,对载荷母线能源组件的载荷母线电压v2、负载电流i2、第二太阳电池阵的方阵电流is2、第二蓄电池组的充电电流ic2和放电电流id2进行采集,得到第四采集信号;

根据所述第三采集信号和第四采集信号,分别计算得到第一蓄电池组和第二蓄电池组的放电量;

根据第一蓄电池组的放电量,判断在阴影区第一蓄电池组在最大放电深度限制下能否满足平台设备的功耗需求;以及,根据第二蓄电池组的放电量,判断在阴影区第二蓄电池组在最大放电深度限制下能否满足载荷设备的功耗需求;

若确定在阴影区第一蓄电池组在最大放电深度限制下不能满足平台设备的功耗需求、和/或、确定在阴影区第二蓄电池组在最大放电深度限制下不能满足载荷设备的功耗需求,则开启并网控制,实现平台母线能源组件和载荷母线能源组件并网供电。

在上述双母线能源并网拓扑结构中,控制下位机在若确定在阴影区第一蓄电池组在最大放电深度限制下不能满足平台设备的功耗需求、和/或、确定在阴影区第二蓄电池组在最大放电深度限制下不能满足载荷设备的功耗需求,则开启并网控制,实现平台母线能源组件和载荷母线能源组件并网供电时,包括:

若第二蓄电池组在阴影区的单独放电超过自身最大放电深度,则发送第三开关指令,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一蓄电池组通过并网控制单元为载荷设备供电,实现第一蓄电池组和第二蓄电池组对载荷设备的联合供电;

若第二蓄电池组在阴影区放电深度超过设定阈值,则发送第四开关指令,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一蓄电池组通过并网控制单元为第二蓄电池组补充充电。

在上述双母线能源并网拓扑结构中,控制下位机,用于:

当第一蓄电池组故障时,若处于阴影区,则确定第二蓄电池组的结余电量是否满足自身最大放电深度要求,在确定第二蓄电池组的结余电量满足自身最大放电深度要求时,控制第二继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第二p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第二蓄电池组通过并网控制单元为平台设备供电;若处于光照区,则在第一太阳电池阵满足对平台设备的供电需求时,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一太阳电池阵对载荷设备和第二蓄电池组补充供电,实现当圈能量平衡;

当第二蓄电池组故障时,若处于阴影区,则计算确定第一蓄电池组的结余电量是否满足自身最大放电深度要求,在确定第一蓄电池组的结余电量满足自身最大放电深度要求时,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一蓄电池组通过并网控制单元为载荷设备供电;若处于光照区,则在第二太阳电池阵满足对载荷设备的供电需求时,控制第二继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第二p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第二太阳电池阵对平台设备和第一蓄电池组补充供电,实现第一蓄电池组在阴影区过度放电时当圈平衡;

当第一太阳电池阵故障时,若处于光照区,则判断第二太阳电池阵的方阵电流is2是否满足载荷设备和第二蓄电池组的供电需求;在确定第二太阳电池阵方阵电流is2满足载荷设备和第二蓄电池组的供电需求时,控制第二继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第二p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第二太阳电池阵为平台设备和第一蓄电池组供电;

当第二太阳电池阵故障时,若处于光照区,则判断第一太阳电池阵的方阵电流is1是否满足平台设备和第一蓄电池组的供电需求;在确定第一太阳电池阵方阵电流is1满足平台设备和第一蓄电池组的供电需求时,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一太阳电池阵为载荷设备和第二蓄电池组供电。

相应的,本发明还公开了一种基于双母线能源并网拓扑结构的并网控制方法,包括:

通过对平台母线能源组件进行功率调节,采用直接能量传输体制为平台设备供电;

采用太阳阵最大功率跟踪体制,控制载荷母线能源组件供电能量最大化,对高功率输出载荷设备供电;

采用基于功率mos管阻抗脉宽调节体制,通过并网控制单元对平台母线能源组件和载荷母线能源组件进行能量调节。

本发明具有以下优点:

(1)满足整星能源系统设计小型化、轻量化条件下,实现平台设备长期稳定供电需求的同时,也能满足载荷任务短时高功率供电需求;实现了多种工况模式下能源系统母线间能量的双向调配与自适应控制,为解决整星功率载荷能力受限与能源系统故障维护等问题提供了一个新的解决方案。

(2)满足卫星在轨运行与系统供电可靠性,适应卫星特殊工作模式的动态变化特性,实现能源的高效率利用和动态管理。

(3)提高整星能源系统冗余度,实现整星能源系统故障维护。

附图说明

图1是本发明实施例中一种双母线能源并网拓扑结构的示意图;

图2是本发明实施例中一种并网控制单元的结构示意图;

图3是本发明实施例中一种第一太阳电池阵与第二太阳电池阵联合为第二蓄电池组充电的示意图;

图4是本发明实施例中一种第二太阳电池阵、第二蓄电池组与第一太阳电池阵联合为载荷设备供电的示意图;

图5是本发明实施例中一种第二蓄电池组与第一蓄电池组联合为载荷设备供电的示意图;

图6是本发明实施例中一种第一蓄电池组为第二蓄电池组补充充电的示意图;

图7是本发明实施例中一种阴影区第二蓄电池组故障模式第一蓄电池组为载荷设备供电的示意图;

图8是本发明实施例中一种光照区第二蓄电池组故障模式第二太阳电池阵为第一蓄电池组和平台设备补充供电的示意图;

图9是本发明实施例中一种第二太阳电池阵故障模式第一太阳电池阵为第二蓄电池组负载供电的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明公共的实施方式作进一步详细描述。

参照图1,示出了本发明实施例中一种双母线能源并网拓扑结构的示意图。在本实施例中,所述双母线能源并网拓扑结构,包括:平台母线能源组件,载荷母线能源组件和并网控制单元。

如图1,并网控制单元设置在平台母线能源组件和载荷母线能源组件之间,通过平台母线和载荷母线分别与平台母线能源组件和载荷母线能源组件连接。其中,平台母线能源组件,可以用于采用直接能量传输体制,进行功率调节,为平台设备(长期)供电;载荷母线能源组件,用于采用太阳阵最大功率跟踪体制,实现载荷母线能源组件供电能量最大化,以及,对高功率输出载荷设备(短时)供电;并网控制单元,用于采用基于功率mos管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,金氧半场效晶体管)阻抗脉宽调节体制,实现对平台母线能源组件和载荷母线能源组件间的能量调节和相互调配。

在本发明的一优选实施例中,如图1,平台母线能源组件,具体可以包括:第一太阳电池阵(异地太阳电池阵)、分流调节单元、第一蓄电池组(异地蓄电池组)和二次电源模块。其中,第一太阳电池阵、分流调节单元和第一蓄电池组并联,构成并联电路结构;所述并联电路结构通过平台母线与二次电源模块连接,构成供电回路。

在本发明的一优选实施例中,如图1,载荷母线能源组件,具体可以包括:第二太阳电池阵(本地太阳电池阵)、mppt(maximumpowerpointtracking,最大功率点跟踪)模块和第二蓄电池组(本地蓄电池组)。其中,第二太阳电池阵与mppt模块串联后,与第二蓄电池组并联,并网控制单元作为载荷母线分支并联与平台母线连接。

在本发明的一优选实施例中,参照图2,示出了本发明实施例中一种并网控制单元的结构示意图。如图2,并网控制单元,具体可以包括:第一继电器、第二继电器、控制下位机、第一p沟道功率mos管、第二p沟道功率mos管、第一驱动电路和第二驱动电路。其中,第一继电器与第一p沟道功率mos管串联在平台母线与载荷母线之间;第二继电器与第二p沟道功率mos管串联在载荷母线与平台母线之间;第一驱动电路串联接入第一p沟道功率mos管与控制下位机之间;第二驱动电路串联接入第二p沟道功率mos管与控制下位机之间。

进一步优选的,如图2,控制下位机,具体可以包括:信号采集模块、策略控制模块和并网控制模块。其中,信号采集模块,用于对能源系统各部的电压和电流进行采集,得到采集信号(如,太阳阵电流、一次母线电压、负载电流、蓄电池组充放电电流等)。策略控制模块,用于根据采集信号判断是否开启平台母线能源组件和载荷母线能源组件的并网;以及,确定并网电流的大小和方向;以及生成并输出用于控制继电器的开关控制指令;以及生成并输出用于控制p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比的pwm波脉宽控制信号。并网控制模块,用于根据策略控制模块对采集信号的判断结果,控制平台母线能源组件与载荷母线能源组件并网。

在本发明的一优选实施例中,控制下位机,具体可以用于:在太阳电池阵处于光照区时,对平台母线能源组件的平台母线电压v1、负载电流i1、第一太阳电池阵的方阵电流is1、第一蓄电池组的充电电流ic1和放电电流id1进行采集,得到第一采集信号,以及,对载荷母线能源组件的载荷母线电压v2、负载电流i2、第二太阳电池阵的方阵电流is2、第二蓄电池组的充电电流ic2和放电电流id2进行采集,得到第二采集信号;根据第一采集信号和第二采集信号,确定平台母线能源组件和载荷母线能源组件的能量供给状态;根据确定的平台母线能源组件和载荷母线能源组件的能量供给状态,判断第一蓄电池组和第二蓄电池组在光照结束时电量能否充满;若确定任一蓄电池组在光照结束时无法达到电量充满预期,则开启并网控制,实现平台母线能源组件和载荷母线能源组件并网供电。

在本实施例中,可以通过如下方式确定平台母线能源组件和载荷母线能源组件的能量供给状态:

平台母线能源组件能量供给状态1:假定整星阳照区工作时间为t1,第一蓄电池组由阴影区进入阳照区时剩余电量为ql1,设计充满电量为qf1,第一蓄电池组的充电电流ic1(t)满足时,表示在阳照区通过第一太阳阵自身输出电流is1即可完成对第一蓄电池组充满电,即实现第一蓄电池组的当圈能量平衡,此时平台能源组件不需并网控制单元提供补充供电。

平台母线能源组件能量供给状态2:第一蓄电池组的充电电流ic1(t)满足时,表示在阳照区通过第一太阳阵自身输出电流is1不能完成对第一蓄电池组充满电,即无法实现第一蓄电池组的当圈能量平衡,此时平台能源组件需通过并网控制单元由载荷母线提供补充供电;

同理:

载荷母线能源组件能量供给状态1:假定整星阳照区工作时间为t1,第二蓄电池组由阴影区进入阳照区时剩余电量为ql2,设计充满电量为qf2,第一蓄电池组的充电电流ic2(t)满足时,表示在阳照区通过第二太阳阵自身输出电流is2即可完成对第二蓄电池组充满电,即实现第二蓄电池组的当圈能量平衡,此时载荷能源组件不需并网控制单元提供补充供电.

载荷母线能源组件能量供给状态2:第二蓄电池组的充电电流ic2(t)满足时,表示在阳照区通过第二太阳阵自身输出电流is2不能完成对第二蓄电池组充满电,即无法实现第二蓄电池组的当圈能量平衡,此时载荷能源组件需通过并网控制单元由平台母线提供补充供电。

在本实施例中,可以通过如下方式判断第一蓄电池组和第二蓄电池组在光照结束时电量能否充满:

如上所述,当平台母线能源组件处于其能量供给状态1时,可判定第一蓄电池组在光照结束时能够充满;当平台母线能源组件处于其能量供给状态2时,可判定第一蓄电池组在光照结束时无法充满。同理,当载荷母线能源组件处于其能量供给状态1时,可判定第二蓄电池组在光照结束时能够充满;当载荷母线能源组件处于其能量供给状态2时,可判定第二蓄电池组在光照结束时无法充满。

在本实施例中,可以通过如下方式开启并网控制:

若第二太阳电池阵的方阵电流is2与负载电流i2之差小于第二蓄电池组的电量充满预期,则发送第一开关指令,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一太阳电池阵通过并网控制单元为第二蓄电池组供电,实现第一太阳电池阵和第二太阳电池阵对第二蓄电池组的联合充电,如图3所示。

若第二太阳电池阵的方阵电流is2与第二蓄电池组的放电电流id2之和小于载荷设备的电流需求,则发送第一开关指令,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一太阳电池阵通过并网控制单元为载荷设备供电,实现第二太阳电池阵、第二蓄电池组和第一太阳电池阵三者对载荷设备的联合供电,如图4所示。

在本发明的一优选实施例中,控制下位机,具体可以用于:在太阳电池阵处于阴影区时,对平台母线能源组件的平台母线电压v1、负载电流i1、第一太阳电池阵的方阵电流is1、第一蓄电池组的充电电流ic1和放电电流id1进行采集,得到第三采集信号,以及,对载荷母线能源组件的载荷母线电压v2、负载电流i2、第二太阳电池阵的方阵电流is2、第二蓄电池组的充电电流ic2和放电电流id2进行采集,得到第四采集信号;根据所述第三采集信号和第四采集信号,分别计算得到第一蓄电池组和第二蓄电池组的放电量;根据第一蓄电池组的放电量,判断在阴影区第一蓄电池组在最大放电深度限制下能否满足平台设备的功耗需求;以及,根据第二蓄电池组的放电量,判断在阴影区第二蓄电池组在最大放电深度限制下能否满足载荷设备的功耗需求;若确定在阴影区第一蓄电池组在最大放电深度限制下不能满足平台设备的功耗需求、和/或、确定在阴影区第二蓄电池组在最大放电深度限制下不能满足载荷设备的功耗需求,则开启并网控制,实现平台母线能源组件和载荷母线能源组件并网供电。

在本实施例中,可以通过如下方式分别计算得到第一蓄电池组和第二蓄电池组的放电量:

假定整星阴影区工作时间为t2,设计充满电量为qf1,最大放电深度为do1%,则第一蓄电池组预放电量为则表示第一蓄电池组预放电量满足自身最大放电深度要求,不需通过并网控制单元对其进行补充充电。若则表示第一蓄电池组预放电量将超过自身最大放电深度要求,需通过并网控制单元由载荷母线对其进行补充充电。

同理:

第二蓄电池组设计充满电量为qf2,最大放电深度为do2%,则第二蓄电池组预放电量为则表示第二蓄电池组预放电量满足自身最大放电深度要求,不需通过并网控制单元对其进行补充充电。若则表示第二蓄电池组预放电量将超过自身最大放电深度要求,需通过并网控制单元由平台母线对其进行补充充电。

在本实施例中,可以通过如下方式开启并网控制:

若第二蓄电池组在阴影区的单独放电超过自身最大放电深度,则发送第三开关指令,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一蓄电池组通过并网控制单元为载荷设备供电,实现第一蓄电池组和第二蓄电池组对载荷设备的联合供电,如图5所示。

若第二蓄电池组在阴影区放电深度超过设定阈值,则发送第四开关指令,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一蓄电池组通过并网控制单元为第二蓄电池组补充充电,如图6所示。

在本发明的一优选实施例中,控制下位机,具体可以用于:

当第一蓄电池组故障时:

若处于阴影区,则确定第二蓄电池组的结余电量是否满足自身最大放电深度要求,在确定第二蓄电池组的结余电量满足自身最大放电深度要求时,控制第二继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第二p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第二蓄电池组通过并网控制单元为平台设备供电。

若处于光照区,则在第一太阳电池阵满足对平台设备的供电需求时,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一太阳电池阵对载荷设备和第二蓄电池组补充供电,实现当圈能量平衡。

当第二蓄电池组故障时:

若处于阴影区,则计算确定第一蓄电池组的结余电量是否满足自身最大放电深度要求,在确定第一蓄电池组的结余电量满足自身最大放电深度要求时,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一蓄电池组通过并网控制单元为载荷设备供电,如图7所示。

若处于光照区,则在第二太阳电池阵满足对载荷设备的供电需求时,控制第二继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第二p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第二太阳电池阵对平台设备和第一蓄电池组补充供电,实现第一蓄电池组在阴影区过度放电时当圈平衡,如图8所示。

在本发明的一优选实施例中,控制下位机,具体可以用于:

当第一太阳电池阵故障时:

若处于光照区,则判断第二太阳电池阵的方阵电流is2是否满足载荷设备和第二蓄电池组的供电需求;在确定第二太阳电池阵方阵电流is2满足载荷设备和第二蓄电池组的供电需求时,控制第二继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第二p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第二太阳电池阵为平台设备和第一蓄电池组供电。

当第二太阳电池阵故障时:

若处于光照区,则判断第一太阳电池阵的方阵电流is1是否满足平台设备和第一蓄电池组的供电需求;在确定第一太阳电池阵方阵电流is1满足平台设备和第一蓄电池组的供电需求时,控制第一继电器闭合,以及,输出pwm波脉宽控制信号,调节第一p沟道功率mos管驱动端的脉宽调制占空比,控制并网电流ip的大小,以使第一太阳电池阵为载荷设备和第二蓄电池组供电,如图9所示。

基于上述实施例,本发明还公开了一种基于双母线能源并网拓扑结构的并网控制方法。该基于双母线能源并网拓扑结构的并网控制方法,包括:通过对平台母线能源组件进行功率调节,采用直接能量传输体制为平台设备供电;采用太阳阵最大功率跟踪体制,控制载荷母线能源组件供电能量最大化,对高功率输出载荷设备供电;采用基于功率mos管阻抗脉宽调节体制,通过并网控制单元对平台母线能源组件和载荷母线能源组件进行能量调节。

在本发明的一优选实施例中,该基于双母线能源并网拓扑结构的并网控制方法具体可以包括如下控制策略:

正常模式:

模式一:光照区,第一太阳电池阵为平台设备供电和第一蓄电池组;第二太阳电池阵为载荷设备和第二蓄电池组。

并网控制单元计算第一太阳电池阵(第二太阳电池阵)的供电功率,判断第一蓄电池组(第二蓄电池组)光照末期能否充满。

若第一太阳电池阵(第二太阳电池阵)的供电功率满足:在满足平台设备(载荷设备)功耗需求的同时能够实现第一蓄电池组(第二蓄电池组)充满预期,则控制平台母线能源组件和载荷母线能源组件工作在独立供电工作模式下,此时并网控制单元断开不工作。

若第一太阳电池阵(第二太阳电池阵)的供电功率不能满足:在满足平台设备(载荷设备)功耗需求的同时能够实现第一蓄电池组(第二蓄电池组)充满预期,则并网控制单元开启,控制平台母线能源组件和载荷母线能源组件并网。

在本实施例中,并网分为两种情况:

情况1:当其中一条母线太阳阵功率输出无法满足本地负载需求时,启动并网,从另外一条母线异地太阳阵通过并网控制单元实现为本地负载补充供电,当本地负载短时功率需求较大时,则需要异地太阳阵通过并网控制单元与本地太阳阵、本地蓄电池组联合为负载供电。

情况2:当其中一条母线太阳阵功率输出满足本地负载需求后,无法满足本地蓄电池组当圈电量充满预期时,启动并网控制单元,从另外一条母线异地太阳阵通过并网控制单元与本地太阳阵联合为蓄电池组充电;

模式二:阴影区,两蓄电池组为各自负载供电,并网控制下位机通过计算蓄电池组当前放电电能,判断蓄电池组现有电量在最大放电深度限制下能否满足各自负载功耗需求,若其中一条母线蓄电池组无法满足本地负载高功耗需求,启动并网控制单元,从另外一条母线异地蓄电池组通过并网控制单元与本地蓄电池组联合为本地负载供电,这里并网前提是异地蓄电池组补充供电时其放电深度不能超过自身限定值;此外,若出现因负载功率消耗导致本地蓄电池组放电深度过大情况发生,为保证接下来本地蓄电池组在光照区能够正常工作,达到当圈平衡,则可启动并网控制单元,实现异地蓄电池组对本地蓄电池组补充充电。

故障模式:

蓄电池故障模式:阴影区,当本地蓄电池组无法进行放电时,并网控制下位机查询异地蓄电池组结余电量是否满足自身最大放电深度限制,若满足,则启动并网控制单元,实现异地蓄电池组为本地负载供电;阳照区,本地蓄电池组故障无法充电,则可开启并网控制单元将本地太阳阵多余功率调配到异地负载与蓄电池组供电使用。

太阳阵故障模式:本地太阳电池阵故障或供电能力大幅下降,造成本地蓄电池组无法完成充电当圈平衡,甚至进一步造成蓄电池放电深度增大,通过并网控制下位机判定异地负载供电与蓄电池充电需求得到满足后,开启并网控制单元实现异地太阳阵为本地负载与蓄电池补充供电。

其中,需要说明的是,以上各工作模式并网策略同时适用于平台母线能源组件和载荷母线能源组件,只需对继电器与p沟道功率mos管进行相应并网策略控制。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述,仅为本发明最佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

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