一种微网供电系统及其控制方法与流程

本申请涉及能源领域，并且更具体地，涉及一种微网供电系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着电力电子技术与装备的快速发展，直流配电系统在可再生能源发电、建筑电气化、舰船综合电力系统等领域中得到大量应用，进入快速发展期。其中，直流微网是直流配电系统的主要实现形式之一：当其并入外部电网时，直流微网可参与系统的功率调度，提供电压支撑；在外部电网出现故障时可孤岛运行，独立向微网负荷供电。因此，直流微网的并离网运行对提高供电可靠性及分布式电源的消纳能力至关重要。

2、然而，直流微网的并离网切换运行会引起微网电压和功率波动，影响系统的稳定运行；严重时可导致直流设备的损坏以及保护装置的误动作，引发直流侧二次故障。因此，实现直流微网并离网模式之间的无缝切换对保障供电可靠性至关重要。

技术实现思路

1、本申请提供一种微网供电系统及其控制方法，有助于提升供电网络的稳定性。

2、第一方面，提供了一种微网供电系统，该系统包括储能变流器和并网变流器，储能变流器包括控制器和直流转换电路，控制器用于控制直流转换电路接收储能单元输出的电能，并在进行直流转换后，通过直流母线向微电网供电；并网变流器用于接收交流电网输出的交流电压，并将交流电压转换为直流电压后，通过直流母线向微电网供电。控制器还用于在确定并网变流器与直流母线断开，微电网处于孤岛状态时，控制直流转换电路向直流母线的输出电压为第一输出电压，向微电网供电，待直流电网电压稳定后，控制直流转换电路向直流母线的输出电压由第一输出电压调整为微电网的额定电压，向微电网供电。其中，第一输出电压与微电网的额定电压的差值为第一阈值，第一阈值与微电网中的负载功率正相关。

3、本申请所揭示的系统，在微电网从并网工作状态切换至孤岛工作状态时，控制储能变流器将输出电压先调整为微电网额定电压附近的一个值，待直流母线电压稳定后，再将输出电压调整为微电网的额定电压，整个切换过程平稳无冲击，有助于提升供电网络的稳定性。

4、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，控制器具体用于检测直流母线的电压，在直流母线的电压大于或等于第一预设值的持续时长大于第一时长时，确定并网变流器与直流母线断开，微电网处于孤岛工作状态。或者，控制器具体用于检测直流母线的电压，在直流母线的电压小于或等于第二预设值的持续时长大于第二时长时，确定并网变流器与直流母线断开，微电网处于孤岛工作状态。或者，控制器具体用于接收到来自并网变流器的孤岛信号，根据孤岛信号确定并网变流器与直流母线断开，微电网处于孤岛工作状态。

5、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，直流转换电路包括多个开关管，控制器具体用于根据直流母线的当前电压与第一输出电压的差值确定第一驱动信号，第一驱动信号用于控制多个开关管的通断，调节直流转换电路的输出功率，以使得直流转换电路向直流母线的输出电压为第一输出电压；根据第一阈值确定第二驱动信号，第二驱动信号用于控制多个开关管的通断，调节直流转换电路的输出功率，以使得直流转换电路向直流母线的输出电压为从第一输出电压调节至微电网的额定电压。

6、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，直流转换电路包括第一直流转换电路和第二直流转换电路，控制器还用于控制第一直流转换电路的输出功率相对于第一直流转换电路额定功率的占比与第二直流转换电路的输出功率相对于第二直流转换电路额定功率的占比相同。

7、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，控制器还用于在确定并网变流器满足并网条件时，控制直流转换电路向直流母线的输出电压从微电网的额定电压调节为第二输出电压，第二输出电压为并网变流器的输出电压，在确定直流母线电压稳定在第二输出电压时，向并网变流器发送控制信号，控制信号用于指示并网变流器与直流母线接通，在并网变流器与直流母线接通后，控制直流变换电路向直流母线的输出功率为直流转换电路的预设功率。

8、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，控制器具体用于接收来自并网变流器的并网信号，根据并网信号，确定并网变流器满足并网条件。

9、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，直流转换电路包括多个开关管，控制器具体用于根据微电网的额定电压和第二输出电压，确定第三驱动信号，第三驱动信号用于控制多个开关管的通断，调节直流转换电路的输出功率，以使得直流母线的电压从微电网的额定电压调节为第二输出电压。

10、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，控制器还用于检测直流母线的电压，在直流母线的电压在第一预设值和第二预设值之间发生变化后的预设时间内，调节直流转换电路的输出功率，以调节直流母线的电压。

11、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，包括数字信号处理器(digitalsignal processing，dsp)、复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，cpld)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)、中央处理器(centralprocessing unit，cpu)或者微控制单元(microcontroller unit，mcu)中的至少一种。

12、第二方面，提供了一种微网供电系统的控制方法，该方法由第一方面所述的微网供电系统执行，该方法包括：控制器在确定并网变流器与直流母线断开，微电网处于孤岛工作状态时，控制直流转换电路向直流母线的输出电压为第一输出电压，向微电网供电，第一输出电压与微电网的额定电压的差值为第一阈值，第一阈值与负载的功率正相关，其中，控制直流转换电路向直流母线的输出电压为第一输出电压的过程中包括至少一个中间值。控制器在确定直流母线的电压稳定在第一输出电压时，控制直流转换电路向直流母线的输出电压从第一输出电压调整为微电网的额定电压，向微电网供电。

13、本申请所揭示的方法，在微电网从并网工作状态切换至孤岛工作状态时，控制储能变流器将输出电压先调整为微电网额定电压附近的一个值，待直流母线电压稳定后，再将输出电压调整为微电网的额定电压，整个切换过程平稳无冲击，有助于提升供电网络的稳定性。

14、结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，上述方法还包括：控制器在确定并网变流器满足并网条件时，控制直流转换电路向直流母线的输出电压从微电网的额定电压调节为第二输出电压，第二输出电压为并网变流器的输出电压；在确定直流母线电压稳定在第二输出电压时，向并网变流器发送控制信号，控制信号用于指示并网变流器与直流母线接通；在并网变流器与直流母线接通后，控制直流变换电路向直流母线的输出功率为直流转换电路的预设功率。

技术特征：

1.一种微网供电系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述直流转换电路包括多个开关管，所述控制器具体用于：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述直流转换电路包括第一直流转换电路和第二直流转换电路，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器具体用于：

7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述直流转换电路包括多个开关管，所述控制器具体用于：

8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器还用于：

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器包括数字信号处理器dsp、复杂可编程逻辑器件cpld、现场可编程门阵列fpga、中央处理器cpu或者微控制单元mcu中的至少一种。

10.一种微网供电系统的控制方法，其特征在于，所述系统包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结
本申请提供了一种微网供电系统及其控制方法，可应用于微电网并离网工作场景。该系统包括储能变流器和并网变流器，储能变流器包括控制器和直流转换电路，控制器用于控制直流转换电路接收储能单元输出的电能，并在进行直流转换后，通过直流母线向微电网供电；并网变流器用于接收交流电网输出的交流电压，并将交流电压转换为直流电压后，通过直流母线向微电网供电。在微电网从并网工作状态切换至孤岛工作状态时，控制储能变流器将输出电压先调整为微电网额定电压附近的一个值，待直流母线电压稳定后，再将输出电压调整为微电网的额定电压，整个切换过程平稳无冲击，有助于提升供电网络的稳定性。

技术研发人员：潘羿威,刘方诚,辛凯,修双
受保护的技术使用者：华为数字能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13