專利名稱:微網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種微網(wǎng)系統(tǒng)，包括：直流供電裝置；第一DC/DC變換裝置；包括電池的電池組件；雙向換流裝置；具有多個開關(guān)的開關(guān)組件，用于根據(jù)用戶的指令選擇多個開關(guān)中的部分開關(guān)導(dǎo)通；連接在雙向換流裝置與開關(guān)組件之間的第一開關(guān)；變壓器；控制器，用于根據(jù)開關(guān)組件和第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式，其中，當微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式為并網(wǎng)模式時，雙向換流裝置用于獲取電網(wǎng)的當前功率，并根據(jù)預(yù)設(shè)功率減去電網(wǎng)的當前功率的差值和預(yù)先設(shè)定的PI控制方式對雙向換流裝置的輸出功率進行控制。該微網(wǎng)系統(tǒng)能使負載并網(wǎng)/離網(wǎng)運行，并在系統(tǒng)輸出功率不夠時由電網(wǎng)為負載補足供電，并保證微網(wǎng)系統(tǒng)不向電網(wǎng)注入電能。
【專利說明】
微網(wǎng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種微網(wǎng)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著綠色能源的發(fā)展，各種形式的儲能電站也開始推廣。由于受到場地和運行成本的限制，僅依靠大型儲能電站根本無法滿足日益增長的能源需求，而相對方便靈活的微網(wǎng)系統(tǒng)更具有廣闊的發(fā)展前景。微網(wǎng)系統(tǒng)可包括上網(wǎng)型微網(wǎng)系統(tǒng)和非上網(wǎng)型微網(wǎng)系統(tǒng)。其中，上網(wǎng)型微網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)連接，可以運行在削峰填谷、光伏平滑等模式下，允許微網(wǎng)系統(tǒng)向電網(wǎng)注入能量；非上網(wǎng)型微網(wǎng)系統(tǒng)可以與電網(wǎng)連接，也可以離網(wǎng)獨立運行，在與電網(wǎng)連接時，微網(wǎng)系統(tǒng)不向電網(wǎng)注入能量。
[0003]相關(guān)技術(shù)中提出了一種并網(wǎng)不上網(wǎng)的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，該微網(wǎng)系統(tǒng)由連接到直流母線的DC/AC變換裝置來為負載提供能量，其存在的缺點是，負載所需的功率完全由DC/AC變換裝置決定，當負載功率大于DC/AC變換裝置的額定輸出功率時，微網(wǎng)系統(tǒng)將無法為負載供電。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種微網(wǎng)系統(tǒng)，該微網(wǎng)系統(tǒng)可在負載功率大于微網(wǎng)系統(tǒng)的額定輸出功率時保證負載正常運行。
[0005]根據(jù)本實用新型一方面實施例提出的微網(wǎng)系統(tǒng)，包括:直流供電裝置；第一 DC/DC變換裝置，所述第一 DC/DC變換裝置的輸入端與直流供電裝置相連，所述第一 DC/DC變換裝置的輸出端與直流母線相連；變壓器，所述變壓器連接在所述雙向換流裝置與所述第一開關(guān)之間；電池組件，所述電池組件包括電池，其中，所述電池與所述直流母線相連；雙向換流裝置，所述雙向換流裝置的直流端與所述直流母線相連；開關(guān)組件，所述開關(guān)組件的一端與所述雙向換流裝置的交流端相連，所述開關(guān)組件的另一端與電網(wǎng)和至少一個負載相連，所述開關(guān)組件中具有多個開關(guān)，用于根據(jù)用戶的指令選擇所述多個開關(guān)中的部分開關(guān)導(dǎo)通；第一開關(guān)，所述第一開關(guān)連接在所述雙向換流裝置與所述開關(guān)組件之間，其中，所述雙向換流裝置根據(jù)所述開關(guān)組件的通斷狀態(tài)對所述第一開關(guān)進行控制；控制器，用于根據(jù)所述開關(guān)組件和所述第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制所述微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式；其中，當所述微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式為并網(wǎng)模式時，所述雙向換流裝置用于獲取所述電網(wǎng)的當前功率，并根據(jù)預(yù)設(shè)功率減去所述電網(wǎng)的當前功率的差值和預(yù)先設(shè)定的PI控制方式自動對其輸出功率進行調(diào)節(jié)。
[0006]根據(jù)本實用新型實施例提出的微網(wǎng)系統(tǒng)，可通過用戶的指令選擇多個開關(guān)中的部分開關(guān)導(dǎo)通，并且雙向換流裝置根據(jù)開關(guān)組件的通斷狀態(tài)對第一開關(guān)進行控制，控制器根據(jù)開關(guān)組件和第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式，從而，負載可并網(wǎng)/離網(wǎng)運行，并且可將負載接入電網(wǎng)，在負載功率大于微網(wǎng)系統(tǒng)的額定輸出功率時由電網(wǎng)為負載進行補足供電，保證負載正常運行。另外，通過雙向換流裝置自動獲取電網(wǎng)側(cè)的功率且雙向換流裝置主動根據(jù)電網(wǎng)側(cè)的功率調(diào)節(jié)其自身的輸出功率，進而雙向換流裝置可以自動實現(xiàn)輸出功率與負載匹配。其可以更快地對其輸出功率進行調(diào)節(jié)，其效率更高，保證微網(wǎng)系統(tǒng)不向電網(wǎng)注入功率，同時保證微網(wǎng)系統(tǒng)從電網(wǎng)獲取的電能最少，并且控制算法相對簡單。

【附圖說明】

[0007]圖1是根據(jù)本實用新型一實施例的微網(wǎng)系統(tǒng)的方框示意圖；
[0008]圖2是根據(jù)本實用新型一個實施例的微網(wǎng)系統(tǒng)中雙向換流裝置的控制原理示意圖；
[0009]圖3是根據(jù)本實用新型又一實施例的微網(wǎng)系統(tǒng)的方框示意圖；
[0010]圖4是根據(jù)本實用新型實施例的微網(wǎng)系統(tǒng)的運行控制方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0011]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0012]下面參考附圖對本實用新型實施例的微網(wǎng)系統(tǒng)進行詳細描述。
[0013]參見圖1至圖3所示，圖1是根據(jù)本實用新型實施例的微網(wǎng)系統(tǒng)的方框示意圖。如圖1所示，該微網(wǎng)系統(tǒng)100包括:直流供電裝置10、第一 DC/DC變換裝置1、電池組件2、雙向換流裝置3、開關(guān)組件4、變壓器7、第一開關(guān)Kl和控制器(圖中未示出)。
[0014]其中，第一 DC/DC變換裝置I的輸入端與直流供電裝置10相連，第一 DC/DC變換裝置I的輸出端與直流母線6相連；電池組件2包括電池201，電池201與直流母線6相連；雙向換流裝置3的直流端與直流母線6相連。
[0015]開關(guān)組件4的一端與雙向換流裝置3的交流端相連，開關(guān)組件4的另一端與電網(wǎng)20和至少一個負載30相連，開關(guān)組件4中具有多個開關(guān)，該多個開關(guān)根據(jù)用戶的指令進行斷開或閉合。第一開關(guān)Kl連接在雙向換流裝置3與開關(guān)組件4之間，其中，雙向換流裝置3根據(jù)開關(guān)組件4的通斷狀態(tài)對第一開關(guān)Kl進行控制。
[0016]其中，變壓器7連接在雙向換流裝置3與開關(guān)組件4之間。通過變壓器7可將微網(wǎng)系統(tǒng)100與電網(wǎng)20隔離，從而保護微網(wǎng)系統(tǒng)免受來電網(wǎng)的干擾或沖擊，提高微網(wǎng)系統(tǒng)的安全性能。同時，變壓器可以根據(jù)微網(wǎng)系統(tǒng)的工作電壓的要求來調(diào)節(jié)雙向換流裝置輸出的電壓的范圍。
[0017]控制器用于根據(jù)開關(guān)組件4和第一開關(guān)Kl的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)100的運行模式，其中，微網(wǎng)系統(tǒng)100的運行模式可包括離網(wǎng)模式和并網(wǎng)模式，也就是說，用戶可根據(jù)不同的運行需求控制不同的開關(guān)導(dǎo)通，這樣通過選擇多個開關(guān)中的部分開關(guān)導(dǎo)通，控制器可控制微網(wǎng)系統(tǒng)100可運行在不同的運行模式，滿足用戶不同的運行需求。需要進行說明的是，控制器還用于對微網(wǎng)系統(tǒng)中每個控制單元進行調(diào)度控制，具體地，控制器用于接收微網(wǎng)系統(tǒng)中每個控制單元的運行參數(shù)，并將運行參數(shù)輸出以進行外部顯示和控制。
[0018]其中，當微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式為并網(wǎng)模式時，雙向換流裝置3用于獲取電網(wǎng)20的當前功率，并根據(jù)預(yù)設(shè)功率與電網(wǎng)20的當前功率的差值和預(yù)先設(shè)定的PI(Proport1nal-1ntegral,比例-積分)控制方式自動對其輸出功率進行調(diào)節(jié).其中，預(yù)設(shè)功率通常設(shè)置為負值。
[0019]具體而言，雙向換流裝置3可通過圖4中的電壓檢測器31和電流檢測器31分別檢測電網(wǎng)20的當前電壓和當前電流，并根據(jù)檢測到的當前電壓和當前電流計算電網(wǎng)20的當前功率，并將預(yù)設(shè)功率減去電網(wǎng)的當前功率的差值作為PI控制方式33的輸入以控制雙向換流裝置3的交流輸出功率。更具體地，如圖2所示，雙向換流裝置3可根據(jù)當前電壓和當前電流計算出電網(wǎng)20的當前功率之后，將預(yù)設(shè)功率(例如，預(yù)設(shè)功率為允許電網(wǎng)注入的最大功率)與電網(wǎng)的當前功率之間的差值作為PI控制方式33的輸入量，根據(jù)PI控制方式對該差值分別進行比例計算和積分計算，然后將比例計算后得到的值與積分計算后得到的值之和作為PI控制方式33的輸出量，具體地，PI控制方式33的輸出為雙向換流裝置3需要輸出的功率，這樣，雙向換流裝置3根據(jù)PI控制方式33的輸出調(diào)整其交流輸出功率，以實現(xiàn)負載功率匹配，且該負載匹配方式為雙向換流裝置自動實現(xiàn)的，其不需要經(jīng)過其它中轉(zhuǎn)部件及中轉(zhuǎn)程序，故其實現(xiàn)負載匹配的效率更高、準確度更高。由此，其也保證微網(wǎng)系統(tǒng)100不會向電網(wǎng)20注入電能。
[0020]其中，需要說明的是，在本實用新型實施例中，以微網(wǎng)系統(tǒng)100向電網(wǎng)20注入的功率為正，預(yù)設(shè)功率可為恒定的負值，例如，預(yù)設(shè)功率可為-400W。具體地，預(yù)設(shè)功率可根據(jù)用戶的需求和微網(wǎng)系統(tǒng)100的額定容量確定，預(yù)設(shè)功率可設(shè)置為微網(wǎng)系統(tǒng)的額定容量的1%。
[0021]還需進行說明的是，直流供電裝置10可為光伏電池等綠色新能源供電裝置。第一DC/DC變換裝置I可采用BUCK/BOOST拓撲結(jié)構(gòu)，用于對直流供電裝置10輸出的直流電進行變換，并將變換后的直流電輸送給電池201以對電池201充電，并且，第一 DC/DC變換裝置I可運行在最大功率追蹤模式，以對直流供電裝置10進行最大功率追蹤。以光伏電池為例，第一 DC/DC變換裝置I用于將光伏電池輸出的低壓直流電轉(zhuǎn)換高壓直流電，并對光伏電池輸出的低壓直流電進行調(diào)節(jié)以使光伏電池以最大功率輸出。
[0022]另外，根據(jù)本實用新型的一個實施例，第一 DC/DC變換裝置I可以為一個或多個，直流供電裝置10也可以為一個或多個，多個第一 DC/DC變換裝置I的輸入端分別與多個直流供電裝置10對應(yīng)相連，多個第一 DC/DC變換裝置I的輸出端均與直流母線6相連。如圖3的示例，第一 DC/DC變換裝置I可以為兩個，直流供電裝置10也可以為兩個。
[0023]另外，第一 DC/DC變換裝置I還用于將變換后的直流電輸送給雙向換流裝置3，雙向換流裝置3用于將變換后的直流電和/或電池201輸出的直流電變換為交流電，以為至少一個負載30供電，并且雙向換流裝置3還用于將外部輸入的交流電變換為直流電，并將變換后的直流電輸送給電池201以對電池201充電。
[0024]根據(jù)本實用新型實施例的微網(wǎng)系統(tǒng)100，可通過用戶的指令選擇多個開關(guān)中的部分開關(guān)導(dǎo)通，并且雙向換流裝置根據(jù)開關(guān)組件的通斷狀態(tài)對第一開關(guān)進行控制，控制器根據(jù)開關(guān)組件和第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)100的運行模式，從而，負載可并網(wǎng)/離網(wǎng)運行，并且可將負載接入電網(wǎng)，在負載功率大于微網(wǎng)系統(tǒng)100的額定輸出功率時由電網(wǎng)為負載進行補足供電，保證負載正常運行。另外，通過雙向換流裝置3直接獲取電網(wǎng)20的電壓和電流、并計算電網(wǎng)的功率，可以更快地對雙向換流裝置3的交流輸出功率進行調(diào)節(jié)，并保證微網(wǎng)系統(tǒng)100不向電網(wǎng)20注入功率，同時保證微網(wǎng)系統(tǒng)100從電網(wǎng)20獲取的電能最少。而且，該功率控制通過雙向換流裝置3實現(xiàn)，可不需要增加外部控制設(shè)備對雙向換流裝置3進行控制，控制算法相對簡單。
[0025]進一步地，根據(jù)本實用新型的一個實施例，如圖3所示，電池組件2還包括:第二DC/DC變換裝置202。第二 DC/DC變換裝置202連接在電池201與直流母線6之間。
[0026]具體地，如圖3所示，第二 DC/DC變換裝置202可包括:主機DC/DC變換單元211和從機DC/DC變換單元212。其中，主機DC/DC變換單元211用于將直流母線的電壓維持在預(yù)設(shè)電壓，并獲取主機DC/DC變換單元211的輸出端的第一電流值；從機DC/DC變換單元212與主機DC/DC變換單元211相連，從機DC/DC變換單元212用于獲取從機DC/DC變換單元212的輸出端的第二電流值，并根據(jù)主機DC/DC變換單元211的第一電流值對第二電流值進行調(diào)整，以使第二電流值與第一電流值相等。
[0027]也就是說，主機DC/DC變換單元211和從機DC/DC變換單元212的輸入端均與電池201相連、輸出端均與直流母線6相連。主機DC/DC變換單元211和從機DC/DC變換單元212分別以主從模式運行，可保持直流母線電壓恒定。其中，主機DC/DC變換單元211運行在恒壓模式下，用于保持直流母線電壓恒定，并實時將其輸出端的電流通過通信報文發(fā)送至從機DC/DC變換單元212 ;從機DC/DC變換單元212運行在恒流模式下，根據(jù)主機DC/DC變換單元211發(fā)送的電流和自身采樣得到的電流計算目標電流，以保證從機DC/DC變換單元212輸出電流與主機DC/DC變換單元211的輸出電流一致，從而實現(xiàn)恒壓均流。需要說明的是，主機DC/DC變換單元211和從機DC/DC變換單元212均可采用BUCK/BOOST拓撲結(jié)構(gòu)，還需說明的是，主機DC/DC變換單元211和從機DC/DC變換單元212不是固定的，如果主機DC/DC變換單元211因故障無法啟動時，從機DC/DC變換單元212可以切換為主機DC/DC變換單元211運行。
[0028]下面參照圖3對本實用新型實施例的開關(guān)組件4進行詳細描述。
[0029]根據(jù)本實用新型的一個具體實施例，如圖3所示，開關(guān)組件4包括:第三開關(guān)K3。其中，第三開關(guān)連接于第一開關(guān)與電網(wǎng)之間雙向換流裝置4用于在第三開關(guān)K3導(dǎo)通時控制第一開關(guān)Kl導(dǎo)通，以使控制器控制微網(wǎng)系統(tǒng)100以并網(wǎng)模式運行，且雙向換流裝置3還用于在第三開關(guān)K3關(guān)斷時控制第一開關(guān)Kl關(guān)斷，以使控制器控制微網(wǎng)系統(tǒng)100以離網(wǎng)模式運行。
[0030]進一步地，根據(jù)圖3的示例，至少一個負載30包括第一負載301。開關(guān)組件4包括:第四開關(guān)K4。第四開關(guān)連接于第一開關(guān)與第一負載之間，，控制器用于在第一開關(guān)K1、第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4均導(dǎo)通時控制微網(wǎng)系統(tǒng)100以并網(wǎng)模式為第一負載301供電。
[0031]進一步地，根據(jù)圖3的示例，至少一個負載30還包括第二負載302，第一負載301的功率大于第二負載302的功率，其中，開關(guān)組件4還包括:第五開關(guān)K5、第六開關(guān)K6和第七開關(guān)K7。
[0032]第五開關(guān)K5與第六開關(guān)K6串聯(lián)后連接在第一開關(guān)Kl與第二負載302之間，即言，第五開關(guān)K5的一端與第一開關(guān)Kl的另一端相連，第五開關(guān)K5的另一端與第六開關(guān)K6的一端相連，第六開關(guān)K6的另一端與第二負載302相連，第五開關(guān)K5與第六開關(guān)K6之間具有節(jié)點，其中，控制器用于在第一開關(guān)K1、第三開關(guān)K3、第五開關(guān)K5和第六開關(guān)K6均導(dǎo)通時控制微網(wǎng)系統(tǒng)100以并網(wǎng)模式為第二負載302供電；
[0033]第七開關(guān)連接于變壓器與所述節(jié)點之間；其中，控制器用于在第一開關(guān)K1、第三開關(guān)K3、第六開關(guān)K6和第七開關(guān)K7均導(dǎo)通時控制微網(wǎng)系統(tǒng)100以并網(wǎng)模式為第二負載302供電，控制器還用于在第一開關(guān)Kl和第三開關(guān)Κ3均關(guān)斷且第六開關(guān)Κ6和第七開關(guān)Κ7均導(dǎo)通時控制微網(wǎng)系統(tǒng)100以離網(wǎng)模式為第二負載302供電。
[0034]也就是說，雙向換流裝置3通過第一開關(guān)Kl和第三開關(guān)Κ3與電網(wǎng)20連接；第一負載301通過第四開關(guān)Κ4連接到第一開關(guān)Kl的另一端；第二負載302可以通過第五開關(guān)Κ5與第六開關(guān)Κ6連接到第一開關(guān)Kl的另一端，也可以通過第六開關(guān)Κ6和第七開關(guān)Κ7連接到第一開關(guān)Kl的一端。
[0035]其中，可以理解的是，第三開關(guān)至第七開關(guān)Κ3-Κ7可由用戶手動控制，第一開關(guān)Kl可由雙向換流裝置3控制。另外，第一負載301和第二負載302可同時與微網(wǎng)系統(tǒng)100相連，或者，兩者中的任意一個可單獨與微網(wǎng)系統(tǒng)100相連。
[0036]也就是說，根據(jù)用戶的需求，當需要微網(wǎng)系統(tǒng)100以并網(wǎng)模式運行時，可控制第三開關(guān)Κ3導(dǎo)通，同時，雙向換流裝置3在判斷第三開關(guān)Κ3導(dǎo)通時控制第一開關(guān)Kl導(dǎo)通，從而微網(wǎng)系統(tǒng)100與電網(wǎng)20相連；當需要微網(wǎng)系統(tǒng)100以離網(wǎng)模式運行時，可控制第三開關(guān)Κ3關(guān)斷，同時，雙向換流裝置3在判斷第三開關(guān)Κ3關(guān)斷時控制第一開關(guān)Kl關(guān)斷，從而微網(wǎng)系統(tǒng)100與電網(wǎng)20斷開，微網(wǎng)系統(tǒng)100離網(wǎng)獨立運行。
[0037]根據(jù)用戶的需求，當需要使用的負載的功率大于預(yù)設(shè)功率時，將該負載作為第一負載301與第四開關(guān)Κ4相連，控制第四開關(guān)Κ4導(dǎo)通，并且微網(wǎng)系統(tǒng)100需要以并網(wǎng)模式運行，控制第三開關(guān)Κ3和第一開關(guān)Kl導(dǎo)通，這樣該負載分別接入微網(wǎng)系統(tǒng)100和電網(wǎng)20，在負載功率小于等于雙向換流裝置3的額定輸出功率時，微網(wǎng)系統(tǒng)100單獨為負載供電；在負載功率大于雙向換流裝置3的額定輸出功率時，微網(wǎng)系統(tǒng)100的雙向換流裝置3以額定輸出功率為負載供電，同時電網(wǎng)20為該負載進行補足供電，從而保證負載正常運行。
[0038]根據(jù)用戶的需求，當需要功率小于預(yù)設(shè)功率的負載并網(wǎng)運行時，將該負載作為第二負載302與第六開關(guān)Κ6相連，控制第五開關(guān)Κ5和第六開關(guān)Κ6導(dǎo)通，此時，該負載分別接入微網(wǎng)系統(tǒng)100和電網(wǎng)20，微網(wǎng)系統(tǒng)100單獨為負載供電或者微網(wǎng)系統(tǒng)100和電網(wǎng)20共同為負載供電；當需要功率小于預(yù)設(shè)功率的負載并網(wǎng)/離網(wǎng)運行時，將該負載作為第二負載302與第六開關(guān)Κ6相連，控制第六開關(guān)Κ6和第七開關(guān)Κ7導(dǎo)通，從而可保證該負載在第一開關(guān)Kl導(dǎo)通時并網(wǎng)運行，以及在第一開關(guān)Kl關(guān)斷時離網(wǎng)運行、由微網(wǎng)系統(tǒng)100為負載供電。
[0039]由此，通過對第一開關(guān)Kl和第三開關(guān)至第七開關(guān)Κ3-Κ7的導(dǎo)通與關(guān)斷進行控制，可根據(jù)用戶的需求選擇微網(wǎng)系統(tǒng)100的運行模式。并且在負載功率大于微網(wǎng)系統(tǒng)100的額定輸出功率時由電網(wǎng)為負載進行補足供電，保證負載正常運行。
[0040]進一步地，根據(jù)本實用新型的一個實施例，如圖3所示，微網(wǎng)系統(tǒng)100還包括第二開關(guān)Κ2，開關(guān)組件4還包括第八開關(guān)Κ8。其中，第二開關(guān)和第八開關(guān)串聯(lián)后連接于變壓器與外部逆變器之間，其中，第八開關(guān)Κ8根據(jù)用戶的指令導(dǎo)通或關(guān)斷。
[0041]也就是說，外部逆變器40可通過第二開關(guān)Κ2和第八開關(guān)Κ8連接到第一開關(guān)Kl的一端。第八開關(guān)Κ8的導(dǎo)通或關(guān)斷可由用戶手動控制。
[0042]具體地，根據(jù)用戶的需求，當需要將外部逆變器40接入微網(wǎng)系統(tǒng)100時，可將外部逆變器40與第八開關(guān)Κ8連接，控制第八開關(guān)Κ8導(dǎo)通。其中，外部逆變器40可為至少一個負載30供電，并且外部逆變器40還可為電池201充電。
[0043]需要說明的是，外部逆變器40可為光伏逆變器，用于將其他光伏儲能電站中儲存的直流電轉(zhuǎn)換為交流電以提供給微網(wǎng)系統(tǒng)100。
[0044]進一步地，如圖3的示例，電池組件2還包括用于檢測電池的剩余電量的電池管理器203，控制器還用于獲取電池201的電量，并獲取至少一個負載30的功率，并用于在第八開關(guān)K8導(dǎo)通時，控制第二開關(guān)K2導(dǎo)通，以使控制器控制外部逆變器40為至少一個負載30和/或電池201供電。
[0045]具體而言，如果電池201的電量小于預(yù)設(shè)電量閾值且至少一個負載30的功率大于預(yù)設(shè)負載閾值時，則控制器控制第二開關(guān)K2導(dǎo)通，以使外部逆變器40為至少一個負載30和電池201供電。
[0046]也就是說，第二開關(guān)K2由控制器控制，當電池201的電量小于預(yù)設(shè)電量閾值且至少一個負載30的功率大于預(yù)設(shè)負載閾值時，控制器會控制第二開關(guān)K2導(dǎo)通。這樣，第二開關(guān)K2和第八開關(guān)K8導(dǎo)通，外部逆變器40可為至少一個負載30供電以及為電池201充電。
[0047]更進一步地，如圖4所示，開關(guān)組件4還包括第九開關(guān)K9，第九開關(guān)K9連接在變壓器與第一開關(guān)Kl之間。
[0048]具體地，第九開關(guān)K9的一端通過變壓器7與雙向換流裝置3的交流端相連，第九開關(guān)K9的另一端與第一開關(guān)Kl的一端相連。
[0049]需要說明的是，第九開關(guān)K9的導(dǎo)通或關(guān)斷可由用戶手動控制。在微網(wǎng)系統(tǒng)100運行之前，用戶可首先控制第九開關(guān)K9導(dǎo)通。并且，在對微網(wǎng)系統(tǒng)100進行檢修時，用戶可控制第九開關(guān)K9關(guān)斷，以保證微網(wǎng)系統(tǒng)100停止工作，并與電網(wǎng)20斷開，從而確保檢修人員的安全。
[0050]基于上述實施例，本實用新型提出的微網(wǎng)系統(tǒng)的運行控制方法大致描述如下:
[0051]圖4是根據(jù)本實用新型實施例的微網(wǎng)系統(tǒng)的運行控制方法的流程圖。微網(wǎng)系統(tǒng)包括直流供電裝置，分別與直流供電裝置和直流母線相連的第一 DC/DC變換裝置，包括電池的電池組件、電池與直流母線相連，與直流母線相連的雙向換流裝置，與雙向換流裝置、電網(wǎng)和至少一個負載相連的開關(guān)組件，開關(guān)組件中具有多個開關(guān)，連接在雙向換流裝置與開關(guān)組件之間的第一開關(guān)。如圖4所示，該運行控制方法包括以下步驟:
[0052]S1:根據(jù)用戶的指令選擇多個開關(guān)中的部分開關(guān)導(dǎo)通，并根據(jù)開關(guān)組件的通斷狀態(tài)對第一開關(guān)進行控制。
[0053]S2:根據(jù)開關(guān)組件和第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式，其中，所述微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式包括離網(wǎng)模式和并網(wǎng)模式。
[0054]也就是說，用戶可根據(jù)不同的運行需求控制不同的開關(guān)導(dǎo)通，這樣通過選擇多個開關(guān)中的部分開關(guān)導(dǎo)通，可控制微網(wǎng)系統(tǒng)可運行在不同的運行模式，滿足用戶不同的運行需求。
[0055]S3:當微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式為并網(wǎng)模式時，雙向換流裝置獲取電網(wǎng)的當前功率，并根據(jù)預(yù)設(shè)功率減去電網(wǎng)的當前功率的差值和預(yù)先設(shè)定的PI控制方式自動對其輸出功率進行調(diào)節(jié)。其中，預(yù)設(shè)功率為負值。
[0056]具體而言，雙向換流裝置可分別檢測電網(wǎng)的當前電壓和當前電流，并根據(jù)檢測到的當前電壓和當前電流計算電網(wǎng)的當前功率，并將預(yù)設(shè)功率減去當前功率的差值作為PI控制方式的輸入以控制雙向換流裝置的交流輸出功率。更具體地，如圖2所示，雙向換流裝置可根據(jù)當前電壓和當前電流計算出電網(wǎng)的當前功率之后，將預(yù)設(shè)功率與當前功率之間的差值作為PI控制方式的輸入，根據(jù)PI控制方式對該差值分別進行比例計算和積分計算，然后將比例計算后得到的值與積分計算后得到的值之和作為PI控制方式的輸出，具體地，PI控制方式33的輸出為雙向換流裝置3需要輸出的功率，這樣，雙向換流裝置根據(jù)PI控制方式的輸出調(diào)整其交流輸出功率。由此，保證微網(wǎng)系統(tǒng)不會向電網(wǎng)注入電能。
[0057]其中，需要說明的是，在本實用新型實施例中，以微網(wǎng)系統(tǒng)向電網(wǎng)注入的功率為正，預(yù)設(shè)功率可為恒定的負值，例如，預(yù)設(shè)功率可為-400W。具體地，預(yù)設(shè)功率可根據(jù)用戶的需求和微網(wǎng)系統(tǒng)的額定容量確定，預(yù)設(shè)功率可設(shè)置為微網(wǎng)系統(tǒng)容量的1%。
[0058]由此，根據(jù)本實用新型實施例提出的微網(wǎng)系統(tǒng)的運行控制方法，通過開關(guān)組件和第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式，從而，負載可并網(wǎng)/離網(wǎng)運行，并且可將負載接入電網(wǎng)，在負載功率大于微網(wǎng)系統(tǒng)的額定輸出功率時由電網(wǎng)為負載進行補足供電，保證負載正常運行，并且，當微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式為并網(wǎng)模式時，通過雙向換流裝置對雙向換流裝置的交流輸出功率進行控制，從而通過雙向換流裝置可更快地對雙向換流裝置的交流輸出功率進行控制。另外，通過雙向換流裝置直接獲取電網(wǎng)的電壓和電流并計算電網(wǎng)的功率，可以更快地對雙向換流裝置3的交流輸出功率進行控制，并保證微網(wǎng)系統(tǒng)不向電網(wǎng)注入功率，同時保證微網(wǎng)系統(tǒng)從電網(wǎng)獲取的電能最少。而且，該功率控制通過雙向換流裝置實現(xiàn)，可不需要增加外部控制設(shè)備對雙向換流裝置進行控制，控制算法相對簡單。
[0059]根據(jù)本實用新型的一個實施例，開關(guān)組件可包括第三開關(guān)，其中，根據(jù)開關(guān)組件和第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式即步驟S3具體包括:在第三開關(guān)導(dǎo)通時，通過雙向換流裝置控制第一開關(guān)導(dǎo)通，并控制微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式運行；在第三開關(guān)關(guān)斷時，通過雙向換流裝置控制第一開關(guān)關(guān)斷，并控制微網(wǎng)系統(tǒng)以離網(wǎng)模式運行。
[0060]進一步地，至少一個負載可包括第一負載，開關(guān)組件還可包括第四開關(guān)，其中，根據(jù)開關(guān)組件和第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式即步驟S3具體包括:在第一開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)均導(dǎo)通時，控制微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式為第一負載供電。
[0061]進一步地，至少一個負載還包括第二負載，第一負載的功率大于第二負載的功率，開關(guān)組件包括第五開關(guān)至第七開關(guān)，其中，根據(jù)開關(guān)組件和第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式具體包括:在第一開關(guān)、第三開關(guān)、第五開關(guān)和第六開關(guān)均導(dǎo)通時，控制微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式為第二負載供電；在第一開關(guān)、第三開關(guān)、第六開關(guān)和第七開關(guān)均導(dǎo)通時，控制微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式為第二負載供電；在第一開關(guān)和第三開關(guān)關(guān)斷、第六開關(guān)和第七開關(guān)導(dǎo)通時，控制微網(wǎng)系統(tǒng)以離網(wǎng)模式為第二負載供電。
[0062]其中，可以理解的是，第三開關(guān)至第七開關(guān)可由用戶手動控制，第一開關(guān)可由雙向換流裝置控制。另外，第一負載和第二負載可同時與微網(wǎng)系統(tǒng)相連，或者，兩者中的任意一個可單獨與微網(wǎng)系統(tǒng)相連。
[0063]也就是說，根據(jù)用戶的需求，當需要微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式運行時，可控制第三開關(guān)導(dǎo)通，同時，雙向換流裝置在判斷第三開關(guān)導(dǎo)通時控制第一開關(guān)導(dǎo)通，從而微網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)相連；當需要微網(wǎng)系統(tǒng)以離網(wǎng)模式運行時，可控制第三開關(guān)關(guān)斷，同時，雙向換流裝置在判斷第三開關(guān)關(guān)斷時控制第一開關(guān)關(guān)斷，從而微網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開，微網(wǎng)系統(tǒng)離網(wǎng)獨立運行。
[0064]根據(jù)用戶的需求，當需要使用的負載的功率大于預(yù)設(shè)功率時，將該負載作為第一負載與第四開關(guān)相連，控制第四開關(guān)導(dǎo)通，并且微網(wǎng)系統(tǒng)需要以并網(wǎng)模式運行，控制第三開關(guān)和第一開關(guān)導(dǎo)通，這樣該負載分別接入微網(wǎng)系統(tǒng)和電網(wǎng)，在負載功率小于等于雙向換流裝置的額定輸出功率時，微網(wǎng)系統(tǒng)單獨為負載供電；在負載功率大于雙向換流裝置的額定輸出功率時，微網(wǎng)系統(tǒng)的雙向換流裝置以額定輸出功率為負載供電，同時電網(wǎng)為該負載進行補足供電，從而保證負載正常運行。
[0065]根據(jù)用戶的需求，當需要功率小于預(yù)設(shè)功率的負載并網(wǎng)運行時，將該負載作為第二負載與第六開關(guān)相連，控制第五開關(guān)和第六開關(guān)導(dǎo)通，此時，該負載分別接入微網(wǎng)系統(tǒng)和電網(wǎng)，微網(wǎng)系統(tǒng)單獨為負載供電或者微網(wǎng)系統(tǒng)和電網(wǎng)共同為負載供電；當需要功率小于預(yù)設(shè)功率的負載并網(wǎng)/離網(wǎng)運行時，將該負載作為第二負載與第六開關(guān)相連，控制第六開關(guān)和第七開關(guān)導(dǎo)通，從而可保證該負載在第一開關(guān)導(dǎo)通時并網(wǎng)運行，以及在第一開關(guān)關(guān)斷時離網(wǎng)運行、由微網(wǎng)系統(tǒng)為負載供電。
[0066]由此，通過對第一開關(guān)和第三開關(guān)至第七開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷進行控制，可根據(jù)用戶的需求選擇微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式。并且在負載功率大于微網(wǎng)系統(tǒng)的額定輸出功率時由電網(wǎng)為負載進行補足供電，保證負載正常運行。
[0067]進一步地，根據(jù)本實用新型的一個實施例，微網(wǎng)系統(tǒng)還包括第二開關(guān)和開關(guān)組件還包括第八開關(guān)，其中，微網(wǎng)系統(tǒng)的運行控制方法還包括:獲取電池的電量，并獲取至少一個負載的功率；當?shù)诎碎_關(guān)根據(jù)用戶的指令導(dǎo)通時，控制第二開關(guān)導(dǎo)通，并控制外部逆變器為至少一個負載和/或電池供電。
[0068]具體而言，如果電池的電量小于預(yù)設(shè)電量閾值且至少一個負載的功率大于預(yù)設(shè)負載閾值時，則控制第二開關(guān)導(dǎo)通，以使外部逆變器為至少一個負載和電池供電。
[0069]也就是說，第八開關(guān)的導(dǎo)通或關(guān)斷可由用戶手動控制，第二開關(guān)由控制器控制，當電池的電量小于預(yù)設(shè)電量閾值且至少一個負載的功率大于預(yù)設(shè)負載閾值時，控制第二開關(guān)導(dǎo)通。這樣，第二開關(guān)和第八開關(guān)導(dǎo)通，外部逆變器可為至少一個負載供電以及為電池充電。
[0070]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0071]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
[0072]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0073]在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0074]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“ 一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。
[0075]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 直流供電裝置； 第一 DC/DC變換裝置，所述第一 DC/DC變換裝置的輸入端與直流供電裝置相連，所述第一 DC/DC變換裝置的輸出端與直流母線相連； 電池組件，所述電池組件包括電池，其中，所述電池與所述直流母線相連； 雙向換流裝置，所述雙向換流裝置的直流端與所述直流母線相連； 開關(guān)組件，所述開關(guān)組件的一端與所述雙向換流裝置的交流端相連，所述開關(guān)組件的另一端與電網(wǎng)和至少一個負載相連，所述開關(guān)組件中具有多個開關(guān)，所述多個開關(guān)根據(jù)用戶的指令進行通斷； 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)連接在所述雙向換流裝置與所述開關(guān)組件之間，其中，所述雙向換流裝置根據(jù)所述開關(guān)組件的通斷狀態(tài)對所述第一開關(guān)進行控制； 變壓器，所述變壓器連接在所述雙向換流裝置與所述第一開關(guān)之間；以及控制器，用于根據(jù)所述開關(guān)組件和所述第一開關(guān)的通斷狀態(tài)控制所述微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式； 其中，當所述微網(wǎng)系統(tǒng)的運行模式為并網(wǎng)模式時，所述雙向換流裝置還用于獲取所述電網(wǎng)的當前功率，并根據(jù)預(yù)設(shè)功率與所述電網(wǎng)的當前功率的差值和預(yù)先設(shè)定的PI控制方式自動對雙向換流裝置的輸出功率進行調(diào)節(jié)。2.如權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)組件包括: 第三開關(guān)，所述第三開關(guān)連接于第一開關(guān)與電網(wǎng)之間，其中，所述雙向換流裝置用于在所述第三開關(guān)導(dǎo)通時控制所述第一開關(guān)導(dǎo)通，以使所述控制器控制所述微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式運行，且所述雙向換流裝置還用于在所述第三開關(guān)關(guān)斷時控制所述第一開關(guān)關(guān)斷，以使所述控制器控制所述微網(wǎng)系統(tǒng)以離網(wǎng)模式運行。3.如權(quán)利要求2所述的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個負載包括第一負載，其中，所述開關(guān)組件還包括: 第四開關(guān)，所述第四開關(guān)連接于第一開關(guān)與第一負載之間，其中，所述控制器用于在所述第一開關(guān)、所述第三開關(guān)和第四開關(guān)均導(dǎo)通時控制所述微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式為所述第一負載供電。4.如權(quán)利要求3所述的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個負載還包括第二負載，所述第一負載的功率大于所述第二負載的功率，其中，所述開關(guān)組件還包括: 第五開關(guān)和第六開關(guān)，所述第五開關(guān)與所述第六開關(guān)串聯(lián)后連接在所述第一開關(guān)與所述第二負載之間，所述第五開關(guān)與所述第六開關(guān)之間具有節(jié)點，其中，所述控制器用于在所述第一開關(guān)、所述第三開關(guān)、所述第五開關(guān)和所述第六開關(guān)均導(dǎo)通時控制所述微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式為所述第二負載供電； 第七開關(guān)，所述第七開關(guān)連接于變壓器與所述節(jié)點之間，其中，所述控制器用于在所述第一開關(guān)、所述第三開關(guān)、所述第六開關(guān)和所述第七開關(guān)均導(dǎo)通時控制所述微網(wǎng)系統(tǒng)以并網(wǎng)模式為所述第二負載供電，控制器還用于在所述第一開關(guān)和所述第三開關(guān)均關(guān)斷且所述第六開關(guān)和所述第七開關(guān)均導(dǎo)通時控制所述微網(wǎng)系統(tǒng)以離網(wǎng)模式為所述第二負載供電。5.如權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述微網(wǎng)系統(tǒng)還包括第二開關(guān)，所述開關(guān)組件還包括第八開關(guān)，其中， 所述第二開關(guān)和第八開關(guān)串聯(lián)后連接于變壓器與外部逆變器之間，其中，所述第八開關(guān)根據(jù)用戶的指令導(dǎo)通或關(guān)斷。6.如權(quán)利要求5所述的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電池組件還包括用于檢測所述電池的剩余電量的電池管理器，所述控制器還用于: 獲取所述電池的電量，并獲取所述至少一個負載的功率，并用于在所述第八開關(guān)導(dǎo)通時控制所述第二開關(guān)導(dǎo)通，以使所述控制器控制所述外部逆變器為所述至少一個負載和/或所述電池供電。7.如權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)組件還包括: 第九開關(guān)，所述第九開關(guān)連接在所述變壓器與所述第一開關(guān)之間。8.如權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電池組件還包括: 第二 DC/DC變換裝置，所述第二 DC/DC變換裝置連接在所述電池與所述直流母線之間。9.如權(quán)利要求8所述的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二DC/DC變換裝置還包括: 主機DC/DC變換單元，用于將所述直流母線的電壓維持在預(yù)設(shè)電壓，并獲取所述主機DC/DC變換單元的輸出端的第一電流值； 與所述主機DC/DC變換單元并聯(lián)連接的從機DC/DC變換單元，所述從機DC/DC變換單元獲取所述從機DC/DC變換單元的輸出端的第二電流值，并根據(jù)所述主機DC/DC變換單元的所述第一電流值對所述第二電流值進行調(diào)整，以使所述第二電流值與所述第一電流值相等。
【文檔編號】H02J3-38GK204290344SQ201420735560
【發(fā)明者】尹韶文, 孫嘉品, 楊榮春 [申請人]比亞迪汽車工業(yè)有限公司