微电网系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供一种微电网系统及其控制方法，微电网系统包括交流母线、直流母线、以及分别并联连接在所述直流母线上的四个支路；所述直流母线接入依序减小的四级直流母线电压；本微电网系统在以上的四个等级的电压之间实现切换。本发明采用分布式电源，通过直流母线的不同来实现微电网系统能量调度，而不是用通信方式，本发明弥补调度实时性不足和容错率不足；本发明兼容多种设备，模块化和塔式机控制思路一致：本发明微电网系统对外特性是塔式机的控制方式，对远程后台而言，面对的是一个储能变流器；本发明微电网系统又能够支持模块化，并支持多组分布式电源接入，所以对上层是塔式，对下层是多组模块接入的概念。
【专利说明】
微电网系统及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及微电网技术领域，更具体地说，涉及一种微电网系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]微电网(Micro-Grid，也译为微网)是由多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的新型网络结构，并通过静态开关关联至常规电网。
[0003]微电网包括直流母线和交流母线，直流母线作为连接分布式电源和主网的一种微网形势，能够更高效的发挥分布式电源的价值和效益，具备比交流微网更灵活的重构能力。
[0004]图1所示为现有微电网的电路结构示意图，微电网包括交流母线(AC_BUS)10、直流母线(DC_BUS)20、以及位于交流母线10和直流母线20之间的电能转换系统(Power ConvertSyStem，PCS)50，交流母线10和直流母线20分别连接该电能转换系统50，并通过该电能转换系统50与电网60实现并网连接。
[0005]直流母线20具有4个支路变换器(DC/DC)31-33和逆变器(DC/AC)40，该直流母线20支持接入DC负载21、双向充放电机22、DC-DC光伏23、DC-DC储能24。
[0006]电能转换系统100包括:4个DC/DC变换器30、31、32、33、发电系统斤￥)31、电池或超点32、DC/AC逆变器40、以及切换装置50。
[0007]DC/DC变换器是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的
目.ο
[0008]一部分DC/DC变换器30、31支持连接发电系统(PV)31，另一部分DC/DC变换器32、33支持连接电池或超电32 ;DC/AC逆变器40支持连接交流母线10;切换装置50的一端连接在交流母线1和DC/AC逆变器40之间，切换装置50的另一端与电网60连接。
[0009]现有微电网直流母线控制技术，需要各支路的DC/DC变换器30-33以及DC/AC逆变器40将当前支路中电流、电压等相关参数通过通信的方式发送到外部的控制设备，并在外部控制设备的控制下完成对直流母线20的控制，从而实现微电网能量的调度。
[0010]这种通过通信方式实现对直流母线控制的技术，由于需要的等待外部控制设备的计算分析机控制，存在能量调度实时性不足以及容错率不足的缺陷。
[0011 ]容错率不足的意思是:通过通信来控制，如果通信发生错误，那么整个调度就错误，通信很容易出错。而通过母线控制，基本不会发生错误，所以容错率高。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于针对现有技术中微电网，存在能量调度实时性不足以及容错率不足的缺陷，提供一种微电网系统及其控制方法。
[0013]本发明提供一种微电网系统，其包括交流母线、直流母线、以及分别并联连接在所述直流母线上的DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、DC/DC超级电容支路、以及与DC/AC支路;所述DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、以及DC/DC超级电容支路均包括:与所述直流母线连接的DC/DC变换器、以及与该DC/DC变换器连接的DC/AC逆变器;所述DC/AC支路包括DC/AC逆变器，DC/AC逆变器设有与所述直流母线连接的直流侧、以及与电网和所述交流母线连接的交流侧;所述直流母线接入依序减小的四级直流母线电压，分别为:第一级直流母线电压、第二级直流母线电压、第三级直流母线电压、以及第四级直流母线电压;其中，所述DC/DC光伏支路的DC/DC变换器接入所述第一级直流母线电压;所述DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器接入所述第四级直流母线电压;所述DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器接入所述第二级直流母线电压;所述DC/DC储能电池的DC/AC逆变器接入所述第三级直流母线电压。
[0014]本发明还提供一种微电网系统，其包括交流母线、直流母线、以及分别并联连接在所述直流母线上的DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、DC/DC超级电容支路、以及与DC/AC支路;所述DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、以及DC/DC超级电容支路均包括:与所述直流母线连接的DC/DC变换器、以及与该DC/DC变换器连接的DC/AC逆变器;所述DC/AC支路包括DC/AC逆变器，DC/AC逆变器设有与所述直流母线连接的直流侧、以及与电网和所述交流母线连接的交流侧;所述直流母线接入依序减小的四级直流母线电压，分别为:第一级直流母线电压、第二级直流母线电压、第三级直流母线电压、以及第四级直流母线电压;其中，所述DC/DC光伏支路的DC/DC变换器接入所述第一级直流母线电压;所述DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器接入所述第二级直流母线电压;所述DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器接入所述第四级直流母线电压;所述DC/DC储能电池的DC/AC逆变器接入所述第三级直流母线电压。
[0015]本发明还提供一种微电网系统的控制方法，其包括如下步骤:
[0016]S1:当直流母线接入第一级直流母线电压时，DC/DC光伏支路的DC/DC变换器的低压侧接入光伏板，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC变换器的低压侧根据光伏功率扰动得出光伏板的目标电压，DC/DC变换器的高压侧电压等于第一级直流母线电压，光伏板运行时逻辑上能量只能从光伏板到直流母线，DC/DC光伏支路始终处于放电状态；
[0017]S2:当直流母线接入第四级直流母线电压时，DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器的低压侧接入储能电池，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC储能电池支路并网充电时，DC/DC变换器的低压侧设置的储能电池充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第四级直流母线电压，DC/DC储能电池支路的储能电池处于充电状态，直至DC/DC储能电池支路的储能电池充电饱和；
[0018]S3:当直流母线接入第二级直流母线电压时，DC/DC超级电容支路的DC/DC变换器的低压侧接入超级电容，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;并网放电时，DC/DC变换器的低压侧设置的超级电容充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第二级直流母线电压，DC/DC超级电容支路的超级电容处于限流放电状态；
[0019]S4:当直流母线接入第三级直流母线电压时，DC/AC支路的交流侧接入电网，DC/AC支路的直流侧接入直流母线，DC/AC支路的直流侧的电压等于第三级直流母线电压，DC/AC支路根据DC/AC逆变器的不同状态下、与电网交互能量。
[0020]本发明还提供一种微电网系统的控制方法，微电网系统的控制方法，
[0021 ] SI:当直流母线接入第一级直流母线电压时，DC/DC光伏支路的DC/DC变换器的低压侧接入光伏板，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC变换器的低压侧根据光伏功率扰动得出光伏板的目标电压，DC/DC变换器的高压侧电压等于第一级直流母线电压，光伏板运行时逻辑上能量只能从光伏板到直流母线，DC/DC光伏支路始终处于放电状态；
[0022]S2:当直流母线接入第二级直流母线电压时，DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器的低压侧接入储能电池，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC储能电池支路并网充电时，DC/DC变换器的低压侧设置的储能电池充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第二级直流母线电压，DC/DC储能电池支路的储能电池处于充电状态，直至DC/DC储能电池支路的储能电池充电饱和；
[0023]S3:当直流母线接入第四级直流母线电压时，DC/DC超级电容支路的DC/DC变换器的低压侧接入超级电容，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;并网放电时，DC/DC变换器的低压侧设置的超级电容充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第四级直流母线电压，DC/DC超级电容支路的超级电容处于限流放电状态；
[0024]S4:当直流母线接入第三级直流母线电压时，DC/AC支路的交流侧接入电网，DC/AC支路的直流侧接入直流母线，DC/AC支路的直流侧的电压等于第三级直流母线电压，DC/AC支路根据DC/AC逆变器的不同状态下、与电网交互能量。
[0025]本发明采用分布式电源，通过直流母线的不同来实现微电网系统能量调度，而不是用通信方式，本发明弥补调度实时性不足和容错率不足;本发明兼容多种设备，模块化和塔式机控制思路一致:本发明微电网系统对外特性是塔式机的控制方式，对远程后台而言，面对的是一个储能变流器;本发明微电网系统又能够支持模块化，并支持多组分布式电源接入，所以对上层是塔式，对下层是多组模块接入的概念。
【附图说明】
[0026]图1为现有微电网的结构示意图；
[0027]图2为本发明微电网系统的结构示意图；
[0028]图3为本发明DC/DC光伏支路并网控制框图；
[0029]图4为本发明DC/AC支路并网控制框图。
【具体实施方式】
[0030]为了更清楚明白地对本发明的特征、目的和所带来的技术效果进行阐述，相结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0031]请参阅图2所示，本微电网系统包括交流母线(AC_BUS) 1、直流母线(DC_BUS) 2、分别并联连接在该直流母线2上的四个支路3、4、5、6、以及电网7。其中，直流母线2支持接入DC负载21、双向充放电机22、DC-DC光伏23、DC-DC储能24。
[0032]在本实施例中，该四个支路分别为:DC/DC光伏支路3、DC/DC储能电池支路4、DC/DC超级电容支路5、以及均与电网7和交流母线I连接的DC/AC支路6 ο该四个支路作为本微电网系统的分布式电源。
[0033]其中，三个DC/DC支路均输出相应的直流电流至直流母线2，DC/AC支路6输出相应的交流电压至交流母线I，通过DC/AC支路6与电网7实现并网连接。
[0034]三个DC/DC支路的结构基本相同，该三个DC/DC支路均包括与直流母线2连接的DC/DC变换器31、41、51，即:DC/DC光伏支路3包括与直流母线2连接的第一DC/DC变换器31、以及与该第一 DC/DC变换器31连接的光伏板32;DC/DC储能电池支路4包括与直流母线2连接的第二DC/DC变换器41、以及与该第二DC/DC变换器41连接的储能电池42; DC/DC超级电容支路5包括与直流母线2连接的第三DC/DC变换器51、以及与该第三DC/DC变换器51连接的超级电容53。
[0035]DC/DC变换器设有低压侧和高压侧，该第一 DC/DC变换器31的低压侧与光伏板32连接，第一DC/DC变换器31的高压侧与直流母线2连接;第二 DC/DC变换器41的低压侧与储能电池42连接，第二 DC/DC变换器41的高压侧与直流母线2连接;第三DC/DC变换器51的低压侧与超级电容53连接，第三DC/DC变换器51的高压侧与直流母线2连接.
[0036]以DC/DC光伏支路3为例进行说明。
[0037]图3所示为DC/DC光伏支路3的控制框图，第一DC/DC变换器31的低压侧根据光伏功率进行MPPT(最大功率点跟踪，Maximum Power Point Tracking)扰动得出VbattTgt电压，第一 DC/DC变换器31的额定电流为IbattLimit。
[0038]DC/DC变换器31通过MPPT的软件环路计算，得出VbattTgt，这个VbattTgt也就是光伏板32的工作电压，也即是MPPT电压。
[0039]较佳的，DC/DC变换器31还具有防逆流逻辑，使得电流仅从光伏板32向直流母线2流动。
[0040]该第一 DC/DC变换器31包括:第一环路、第二环路、均与该第一环路和第二环路连接的第二比较器206、与该第二比较器206连接的第三减法器207、以及与该第三减法器207连接的第三控制器208;其中，第一环路包括依次连接的第一减法器201、第一控制器202和第一比较器203;第二环路包括依次连接的第二减法器204、第二控制器205和第一比较器203;第一环路和第二环路在第一比较器203进行比较运算之后再依次连接至第二比较器206、第三减法器207和第三控制器208后进行信号输出。
[0041]第一比较器203、第二比较器206均为限幅模块，通过第一比较器203和第二比较器206比较后输出两者之间的较小者。
[0042]在本实施例中，第一控制器202和第二控制器205为PI控制器，S卩比例积分控制器；第三控制器208为发波控制器。
[0043 ] DC/DC储能电池支路4的第二 DC/DC变换器41和DC/DC超级电容支路5的第三DC/DC变换器51的结构与DC/DC光伏支路3的第一DC/DC变换器31相同，在此就不重复叙述了。
[0044]图4所示为DC/AC支路6并网控制框图，DC/AC支路6包括DC/AC逆变器，DC/AC逆变器设有直流侧和交流侧，该DC/AC逆变器的直流侧接入直流母线2，该DC/AC逆变器的交流侧接入电网7和交流母线I。
[0045]逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220V，50Hz正弦波)。
[0046]DC/AC逆变器包括依序连接的第三减法器401、第三控制器402、第四减法器403、以及第四控制器404。
[0047]在本实施例中，第三控制器401为PI控制器，S卩比例积分控制器;第四控制器404为发波控制器。
[0048]直流母线2接入依序减小的四级直流母线电压，分别为:第一级直流母线电压Vpvbus、第二级直流母线电压Vdi schgbus、第三级直流母线电压Vacbus、以及第四级直流母线电压Vchgbus，即:Vpvbus>Vdischgbus>Vacbus>Vchgbus。本发明直流母线2通过不同支路控制不同的母线电压，来实现多支路之间的能量交互。
[0049]当直流母线2与DC/DC光伏支路3连接时，直流母线2输入至DC/DC光伏支路3的第一DC/DC变换器31目标电压VbusTgt，该目标电压VbusTgt等于第一级直流母线电压Vpvbus，定义接入DC/DC光伏支路3的模式为Vpvbus模式；
[0050]当直流母线2与DC/DC储能电池支路4连接时，DC/DC储能电池支路4处于并网放电时，直流母线2输入至DC/DC储能电池支路4的第二 DC/DC变换器41目标电压VbusTgt，该目标电压VbusTgt等于第四级直流母线电压Vchgbus或第二级直流母线电压Vdischgbus，定义接入DC/DC光伏支路3的模式为Vchgbus模式或Vdischgbus模式。
[0051 ]当直流母线2与DC/DC超级电容支路5连接时，DC/DC超级电容支路5处于并网放电时，直流母线2输入至DC/DC超级电容支路5的第三DC/DC变换器51目标电压VbusTgt，该目标电压VbusTgt等于第二级直流母线电压Vdischgbus或第四级直流母线电压Vchgbus，定义接入DC/DC光伏支路3的模式为Vdischgbus模式或Vdischgbus模式。
[0052]DC/AC支路6处于并网时，直流母线2输入至DC/AC逆变器61的目标电压Vacbus，该目标电压Vacbus等于第三级直流母线电压Vacbus，定义DC/AC支路6并网模式为Vacbus模式。
[0053]DC/AC逆变器61的直流母线控制目标电压VbusTgt = Vacbus，定义此模式为Vacbus模式。
[0054]S卩:当DC/DC储能电池支路4处于Vchgbus模式时，DC/DC超级电容支路5处于Vdi schgbus模式;或者当DC/DC储能电池支路4处于Vdi schgbus模式，DC/DC超级电容支路5处于Vchgbus模式。
[0055]当DC/DC储能电池支路4处于Vchgbus模式时，DC/DC超级电容支路5处于Vdischgbus模式，本微电网系统的控制方法，包括如下步骤:
[0056]S1:当直流母线2处于Vpvbus模式，S卩:当直流母线接入第一级直流母线电压时:DC/DC光伏支路3的第一 DC/DC变换器3的低压侧接入光伏板32，第一 DC/DC变换器3的高压侧接入直流母线2。光伏支路控制方式见图3所示DC/DC环路控制框图。第一DC/DC变换器3的低压侧根据光伏功率进行MPPT扰动得出VbattTgt，第一DC/DC变换器3的高压侧VbusTgt =Vpvbus ,IbattLimit为光伏允许发电的最大电流，光伏运行时逻辑上能量只能从光伏板32到直流母线2，由于Vpvbus>Vdi schgbus>Vacbus>Vchgbus，Vpvbus最高，这样就能实现光伏的能量始终处于放电状态。
[0057]S2:当直流母线2处于Vchgbus模式，即:当直流母线接入第四级直流母线电压时:DC/DC储能电池支路4的第二 DC/DC变换器41的低压侧接入储能电池42，第二 DC/DC变换器41的高压侧接入直流母线5。并网充电时，控制方式如图3所示DC/DC环路控制框图，低压侧VbattTgt为设置的储能电池42充电电压，高压侧VbusTgt = Vchgbus, IbattLimit为设置的储能电池42充电电流，由于Vpvbus>Vdischgbus >Vacbus>Vchgbus ,Vchgbus最低，这样就能让储能电池42始终处于充电状态，充电处于限流充电状态，直到储能电池42充电饱和。
[0058]S3:当直流母线2处于Vdischgbus模式，S卩:当直流母线接入第二级直流母线电压时:DC/DC超级电容支路5的第三DC/DC变换器51的低压侧接入超级电容53，第三DC/DC变换器51的高压侧接入直流母线2;并网放电时，控制方式为图3所示DC/DC环路控制框图，低压侧VbattTgt为设置的超级电容53充电电压，高压侧VbusTgt = Vdischgbus，IbattLimit为设置的放电电流，由于Vpvbus>Vdischgbus>Vacbus>Vchgbus，放电时逻辑上不允许充电，Vdischgbus仅次于Vpvbus，所以可以让超级电容53始终处于限流放电状态。
[°°59] S4:当直流母线2处于Vacbus模式，即:当直流母线接入第三级直流母线电压时:DC/AC支路6交流接入电网7，直流接入直流母线2，控制方式为图4所示DC/AC并网控制框图，直流侧的VbusTgt = Vacbus，IindTgt为交流电感电流额定值，由于Vpvbus>Vdischgbus>Vacbus>>Vchgbus，Vacbus处于中间，所以此模式下，00/^0支路6根据0(]/4(]逆变器61充电、放电、光伏不同状态下，与电网7交互能量。
[0060] 当DC/DC储能电池支路4处于Vdi schgbus模式，DC/DC超级电容支路5处于Vchgbus模式，本微电网系统的控制方法，包括如下步骤:
[0061 ] SI:当直流母线接入第一级直流母线电压时，DC/DC光伏支路的DC/DC变换器的低压侧接入光伏板，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC变换器的低压侧根据光伏功率扰动得出光伏板的目标电压，DC/DC变换器的高压侧电压等于第一级直流母线电压，光伏板运行时逻辑上能量只能从光伏板到直流母线，DC/DC光伏支路始终处于放电状态；
[0062]S2:当直流母线接入第二级直流母线电压时，DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器的低压侧接入储能电池，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC储能电池支路并网充电时，DC/DC变换器的低压侧设置的储能电池充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第二级直流母线电压，DC/DC储能电池支路的储能电池处于充电状态，直至DC/DC储能电池支路的储能电池充电饱和；
[0063]S3:当直流母线接入第四级直流母线电压时，DC/DC超级电容支路的DC/DC变换器的低压侧接入超级电容，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;并网放电时，DC/DC变换器的低压侧设置的超级电容充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第四级直流母线电压，DC/DC超级电容支路的超级电容处于限流放电状态；
[0064]S4:当直流母线接入第三级直流母线电压时，DC/AC支路的交流侧接入电网，DC/AC支路的直流侧接入直流母线，DC/AC支路的直流侧的电压等于第三级直流母线电压，DC/AC支路根据DC/AC逆变器的不同状态下、与电网交互能量。
[0065]其中，DC/DC光伏支路3、DC/DC储能电池支路4、DC/DC超级电容支路5的控制方法，均包括如下步骤:
[0066]Al:在第一环路中:第一减法器201将直流母线电压的目标值VbusTgt与直流母线电压的实际值Vbus相减，差值送入至第一控制器202进行比例积分生成Xl之后，Xl输出至第一比较器203;同时在第二环路中，第二减法器204将光伏板或储能电池或超级电容的目标值VbattTgt和光伏板或储能电池或超级电容的实际值电压值Vbatt相减，差值送入第二控制器205进行比例积分生成X2之后，X2输出至第一比较器203;
[0067]A2:第一比较器203对Xl和X2进行比较，并将两者之间的较小者输出至第二比较器206；
[0068]A3:第二比较器206将Xl和X2中的较小者与DC/DC光伏支路3、DC/DC储能电池支路
4、或DC/DC超级电容支路5的额定电流IbattLimit进行比较，将两者之间的较小者输出至第三减法器207;
[0069]A4:第三减法器207将接收到的值与光伏板的实际值电流值Ibatt相减，差值送入至第三控制器208，第三控制器208对输入的差值进行比例积分得到X3，X3输出相应的直流电流到直流母线2。
[0070]Xl就是实际直流母线电压与需要达到的直流母线电压的差值;X2是指实际光伏板32电压与需要达到的光伏板32电压的差值;X3指实际光伏板或储能电池或超级电容的电流与需要达到光伏板或储能电池或超级电容的电流的差值。
[0071]DC/DC光伏支路3、DC/DC储能电池支路4和DC/DC超级电容支路5仅通过配置好的相应的DC/DC变换器，使得在并网的时候，将合适的电流输入到直流母线I中，不需要通过通信的方式控制X3的生成，从而实现了对本微电网系统的直流母线2的高效实时控制。
[0072 ] 并网时，DC/AC逆变器61的控制方法，包括如下步骤:
[0073]B1:第三减法器401将直流母线电压的目标值VbusTgt与直流母线电压的实际值Vbus相减，差值送入至第三控制器401;
[0074]B2:第三控制器401对差值进行比例积分，得到IindTgt并送至下一级的第二减法器403;
[0075]B3:第四减法器403将IindTgt与DC/AC逆变器的交流电感电流I ind相减，差值送入至用作发波控制器的第四控制器404，第四控制器404对差值进行比例积分以得到X5，基于X5产生相应的交流电压输出至交流母线I。
[0076]并网时，通过调度不同模式，可以实现多种控制策略。
[0077]本微电网系统具有以下五种应用情况:
[0078]第一种:当本微电网系统投入直流母线2的负载时，则直流母线2接入第二级直流母线电压或第四级直线母线电压，DC/DC超级电容支路5的超级电容53或者DC/DC储能电池支路4的储能电池42的能量可以供给直流母线2负载，实现抑制负载波动策略；
[0079]第二种:当本微电网系统投入交流母线I负载时，则直流母线2接入第二级直流母线电压或第四级直线母线电压，DC/DC超级电容支路5的超级电容53或者DC/DC储能电池支路4的储能电池42的通过DC/AC支路6供给交流母线I负载，实现抑制负载波动策略。
[0080]第三种:当电网7需要储能电池提供能量来抑制电网7能量峰值，则直流母线2接入第二级直流母线电压或第四级直线母线电压，DC/DC超级电容支路5的超级电容53或者DC/DC储能电池支路4的储能电池42的能量通过DC/AC逆变器61提供电网7能量，实现抑制电网7能量峰值策略；
[0081]第四种:当电网7处于闲时阶段，则则直流母线2接入第二级直流母线电压或第四级直线母线电压，DC/DC超级电容支路5的超级电容53或者DC/DC储能电池支路4的储能电池42吸收从电网7过来的能量，实现电网7能量的经济利用；
[0082]第五种:如果光伏能量充沛，则直流母线2接入第一级直流母线电压，，则光伏能量一部分给光伏板32存储，一部分给电网7提供能量。
[0083]本发明实现调度策略的原理是通过控制交流母线的高低来实现调度直流母线，各支路之间对通讯的依赖很低，这样就弥补调度实时性的不足，并且降低通讯不可靠带来的影响；直流母线上支持了多种类型的电池、超级电容、光伏的接入，可以最大限度兼容了各种不同分布式电源，对储能介质的选型提供了更大的空间。
[0084]本发明分布式电源通过直流母线的不同来实现微电网系统能量调度，而不是用通信方式，可以弥补调度实时性不足和容错率不足;本发明微电网系统采用模块化的设计，扩容和维护都非常方便，给客户提供非常灵活的选择;本发明微电网系统支持多种分布式电源接入。
[0085]由上面的控制可以知道，如果直流母线负载能量需求小于光伏输出，则母线由DC/DC光伏支路稳，DC/DC储能电池处于防逆流状态；如果直流母线负载能量需求大于光伏输出，则母线由DC/DC储能电池稳，光伏处于MPPT发电，直流母线可以自动维持系统平衡，弥补调度实时性的不足。
[0086]以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种微电网系统，其包括交流母线、直流母线、以及分别并联连接在所述直流母线上的DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、DC/DC超级电容支路、以及与DC/AC支路;所述DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、以及DC/DC超级电容支路均包括:与所述直流母线连接的DC/DC变换器、以及与该DC/DC变换器连接的DC/AC逆变器;所述DC/AC支路包括DC/AC逆变器，DC/AC逆变器设有与所述直流母线连接的直流侧、以及与电网和所述交流母线连接的交流侧;其特征在于:所述直流母线接入依序减小的四级直流母线电压，分别为:第一级直流母线电压、第二级直流母线电压、第三级直流母线电压、以及第四级直流母线电压;其中，所述DC/DC光伏支路的DC/DC变换器接入所述第一级直流母线电压;所述DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器接入所述第四级直流母线电压;所述DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器接入所述第二级直流母线电压;所述DC/DC储能电池的DC/AC逆变器接入所述第三级直流母线电压。2.—种微电网系统，其包括交流母线、直流母线、以及分别并联连接在所述直流母线上的DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、DC/DC超级电容支路、以及与DC/AC支路;所述DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、以及DC/DC超级电容支路均包括:与所述直流母线连接的DC/DC变换器、以及与该DC/DC变换器连接的DC/AC逆变器;所述DC/AC支路包括DC/AC逆变器，DC/AC逆变器设有与所述直流母线连接的直流侧、以及与电网和所述交流母线连接的交流侧;其特征在于:所述直流母线接入依序减小的四级直流母线电压，分别为:第一级直流母线电压、第二级直流母线电压、第三级直流母线电压、以及第四级直流母线电压;其中，所述DC/DC光伏支路的DC/DC变换器接入所述第一级直流母线电压;所述DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器接入所述第二级直流母线电压;所述DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器接入所述第四级直流母线电压;所述DC/DC储能电池的DC/AC逆变器接入所述第三级直流母线电压。3.根据权利要求1或2所述的微电网系统，其特征在于:所述DC/DC光伏支路还包括与所述DC/DC变换器连接的光伏板;DC/DC储能电池支路还包括与所述DC/DC变换器连接的储能电池;所述DC/DC超级电容支路还包括与所述DC/DC变换器连接的超级电容。4.根据权利要求1或2所述的微电网系统，其特征在于:所述DC/DC变换器包括:第一环路、第二环路、均与该第一环路和第二环路连接的第二比较器、与该第二比较器连接的第三减法器、以及与该第三减法器连接的第三控制器，第一环路包括依次连接的第一减法器、第一控制器、第一比较器，第二环路包括依次连接的第二减法器、第二控制器和第一比较器。5.根据权利要求4所述的微电网系统，其特征在于:所述第一控制器和第二控制器均为比例积分控制器;所述第三控制器为发波控制器。6.根据权利要求1或2所述的微电网系统，其特征在于:所述DC/AC逆变器包括依序连接的第三减法器、第三控制器、第四减法器、以及第四控制器;其中，所述第三控制器为比例积分控制器;所述第四控制器为发波控制器。7.根据权利要求1-6任一所述微电网系统的控制方法，其特征在于:其包括如下步骤: S1:当直流母线接入第一级直流母线电压时，DC/DC光伏支路的DC/DC变换器的低压侧接入光伏板，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC变换器的低压侧根据光伏功率扰动得出光伏板的目标电压，DC/DC变换器的高压侧电压等于第一级直流母线电压，光伏板运行时逻辑上能量只能从光伏板到直流母线，DC/DC光伏支路始终处于放电状态； S2:当直流母线接入第四级直流母线电压时，DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器的低压侧接入储能电池，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC储能电池支路并网充电时，DC/DC变换器的低压侧设置的储能电池充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第四级直流母线电压，DC/DC储能电池支路的储能电池处于充电状态，直至DC/DC储能电池支路的储能电池充电饱和； S3:当直流母线接入第二级直流母线电压时，DC/DC超级电容支路的DC/DC变换器的低压侧接入超级电容，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;并网放电时，DC/DC变换器的低压侧设置的超级电容充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第二级直流母线电压，DC/DC超级电容支路的超级电容处于限流放电状态； S4:当直流母线接入第三级直流母线电压时，DC/AC支路的交流侧接入电网，DC/AC支路的直流侧接入直流母线，DC/AC支路的直流侧的电压等于第三级直流母线电压，DC/AC支路根据DC/AC逆变器的不同状态下、与电网交互能量。8.根据权利要求1-6任一所述微电网系统的控制方法，其特征在于: S1:当直流母线接入第一级直流母线电压时，DC/DC光伏支路的DC/DC变换器的低压侧接入光伏板，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC变换器的低压侧根据光伏功率扰动得出光伏板的目标电压，DC/DC变换器的高压侧电压等于第一级直流母线电压，光伏板运行时逻辑上能量只能从光伏板到直流母线，DC/DC光伏支路始终处于放电状态； S2:当直流母线接入第二级直流母线电压时，DC/DC储能电池支路的DC/DC变换器的低压侧接入储能电池，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;DC/DC储能电池支路并网充电时，DC/DC变换器的低压侧设置的储能电池充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第二级直流母线电压，DC/DC储能电池支路的储能电池处于充电状态，直至DC/DC储能电池支路的储能电池充电饱和； S3:当直流母线接入第四级直流母线电压时，DC/DC超级电容支路的DC/DC变换器的低压侧接入超级电容，DC/DC变换器的高压侧接入直流母线;并网放电时，DC/DC变换器的低压侧设置的超级电容充电电压，DC/DC变换器的高压侧等于第四级直流母线电压，DC/DC超级电容支路的超级电容处于限流放电状态； S4:当直流母线接入第三级直流母线电压时，DC/AC支路的交流侧接入电网，DC/AC支路的直流侧接入直流母线，DC/AC支路的直流侧的电压等于第三级直流母线电压，DC/AC支路根据DC/AC逆变器的不同状态下、与电网交互能量。9.根据权利要求7或8所述的微电网系统的控制方法，其特征在于:其中，所述DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、和DC/DC超级电容支路的DC/DC变换器的控制方法，均包括如下步骤: Al:第一减法器将直流母线电压的目标值与直流母线电压的实际值相减，差值送入至第一控制器进行比例积分生成Xl之后，Xl输出至第一比较器；同时，第二减法器将光伏板或储能电池或超级电容的目标值和光伏板或储能电池或超级电容的实际值电压值相减，差值送入第二控制器进行比例积分生成X2之后，X2输出至第一比较器； A2:第一比较器对Xl和X2进行比较，并将两者之间的较小者输出至第二比较器； A3:第二比较器将Xl和X2中的较小者与DC/DC光伏支路、DC/DC储能电池支路、或DC/DC超级电容支路的额定电流进行比较，将两者之间的较小者输出至第三减法器； A4:第三减法器将接收到的值与光伏板的实际值电流值相减，差值送入至第三控制器，第三控制器对输入的差值进行比例积分得到X3，X3输出相应的直流电流到直流母线。10.根据权利要求7或8所述的微电网系统的控制方法，其特征在于: 所述DC/AC逆变器在并网时的控制方法，包括如下步骤: B1:第三减法器将直流母线电压的目标值与直流母线电压的实际值相减，差值送入至第三控制器； B2:第三控制器对差值进行比例积分，得到IindTgt并送至下一级的第二减法器； B3:第四减法器将IindTgt与DC/AC逆变器的交流电感电流相减，差值送入至用作发波控制器的第四控制器，第四控制器对差值进行比例积分以得到X5，基于X5产生相应的交流电压输出至交流母线。
【文档编号】H02J3/38GK106058934SQ201610580461
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月21日 公开号201610580461.X, CN 106058934 A, CN 106058934A, CN 201610580461, CN-A-106058934, CN106058934 A, CN106058934A, CN201610580461, CN201610580461.X
【发明人】任远航, 范小波, 肖顿
【申请人】深圳市盛弘电气股份有限公司