发明专利｜一种智能直流微电网系统及控制方法

2017-11-13 21:04:49 北极星输配电网整理　点击量：评论 (0)

摘要：本发明公开的一种智能直流微电网系统及控制方法，属于电力系统新能源发电领域。本发明公开的一种智能直流微电网系统，包括电源模块、负荷模块、储能模块、并网控制器、智能直流微电网连接功率电路、智能直

其中：1—电源模块、2—负荷模块、3—储能模块、4—并网控制器、5—智能直流微电网连接功率电路、6—智能直流微电网通信总线、7—监控模块、11—光伏电池、12—最大功率跟踪器、21—负荷、22—变换器、31—锂离子蓄电池组、32—可控型双向DC/DC变换器

具体实施方式

现在结合附图对本发明进行进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1：

参阅图1、图2和图3，本实施例公开的一种智能直流微电网系统包括至少一个以上电源模块1、负荷模块2、储能模块3、并网控制器、智能直流微电网连接功率电路5、智能直流微电网通信总线6、智能直流微电网预测和优化控制模块和监控模块7。所述电源模块1包括光伏电池11及与其相连的最大功率跟踪器12等;所述的负荷模块2包括可控直流负荷21及与其相连的可控型单向DC/DC变换器22;所述的储能模块3包括锂离子蓄电池组31及与其相连的可控型双向DC/DC变换器32;所述的并网控制器4为可控型双向DC/AC控制器。所述电源模块1、负荷模块2和储能模块3通过智能直流微电网连接功率电路5相互连接，实现电能流动。所述的最大功率跟踪器12、可控型单向DC/DC变换器22、可控型双向DC/DC变换器32和可控型双向DC/AC控制器均集成有CAN总线通信模块，并且集成的CAN总线通信模块通过智能直流微电网通信总线6实现电源模块1、负荷模块2、储能模块3、可控型双向DC/AC控制器和监控模块7之间的高速双向信息通信。所述智能直流微电网预测和优化控制模块运行于监控模块7上，实现智能直流微电网系统的实时优化和预测控制。所述智能直流微电网系统通过可控型双向DC/AC控制器与大电网相连，并且用于智能直流微电网系统并网或孤岛运行状态的控制。

所述智能直流微电网预测和优化控制模块获取外部信息，包括天气信息，电价信息和历史运行数据等，并通过CAN总线通讯获得智能直流微电网系统的电源模块1、负荷模块2、储能模块3和可控型双向DC/AC控制器实时状态和设备信息等。智能直流微电网预测和优化控制模块根据获得的信息，运行基于智能直流微电网系统运行总损耗最小的优化算法得到实时控制指令和对未来三小时内的预测控制指令。智能直流微电网系统通信正常可用时，电源模块1、负荷模块2和储能模块3获得实时信息并按照实时控制指令运行，并更新存储预测控制指令;微电网通信异常时，无法获得实时控制指令，或者获得的控制指令明显错误时，按照电源模块1、负荷模块2和储能模块3已存储的预测控制指令运行，等待通信恢复后，重新更新为实时控制指令。所述的可控型双向DC/AC控制器根据智能直流微电网系统的运行状态，自动补偿因为计算误差和外部扰动产生的功率误差，通过向大电网释放功率或者吸收功率来保持智能直流微电网系统功率平衡，并根据实际状态进行并网状态和孤岛状态的平滑切换。

所述智能直流微电网系统易于扩展，可实现即插即用(Plug-and-Play)。扩展模块可以是电源模块1、负荷模块2或者储能模块3。新接入的模块的功率电路接入智能直流微电网连接功率电路5，CAN通信模块接入微电网通信总线6，接入完成后CAN通信模块首先完成初始化，包括配置CAN总线通讯节点模块的地址，特征码信息。CAN总线初始化完成后，新接入的模块与监控模块7完成时钟校对，保持时间一致。新接入的模块向智能直流微电网预测和优化控制模块发送设备信息，加入智能直流微电网预测和优化控制模块算法的元素集合。新接入的模块进行功率电路初始化，完成故障继电器开关自检和电容预充电。下一个控制周期开始，智能直流微电网预测和优化控制模块即可将该扩展模块加入预测和优化控制计算，并向该扩展模块发送实时控制指令和预测控制指令。此后，新加入的模块开始正常地运行。

用于上述的一种智能直流微电网系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：智能直流微电网预测和优化控制模块获取外部信息和智能直流微电网系统的电源模块1、负荷模块2、储能模块3和并网控制器的模块运行实时信息。

步骤二：智能直流微电网预测和优化控制模块使用预测和优化控制算法生成预测优化指令和实时优化指令，并通过CAN总线通信模块下发给电源模块1、负荷模块2和储能模块3。CAN总线通信具有良好的双向通信能力、简单易扩展，有利于智能直流微电网系统的双向信息通信和系统的扩展。

步骤三：检测智能直流微电网系统通信状态。智能直流微电网系统通信正常可用时，电源模块1、负荷模块2和储能模块3接受并执行实时控制指令，同时接收并存储预测控制指令;智能直流微电网系统通信异常时，电源模块1、负荷模块2和储能模块3提取已储存的预测控制指令，并按照预测控制指令运行，同时报警并等待通信恢复。智能直流微电网系统通信异常使用已储存的预测控制指令能够提高智能直流微电网系统的可靠性。

步骤四：电源模块1、负荷模块2、储能模块3和并网控制器分别在实时控制指令的控制下独立运行，实现分布式控制的优点，能够提高智能直流微电网系统的可靠性。

步骤五：电源模块1、负荷模块2、储能模块3和并网控制器自身集成的电压电流传感器测量得到模块运行实时信息，并传输给智能直流微电网预测和优化控制模块。

步骤六：重复上述步骤一到步骤五，使智能直流微电网系统实现持续可靠、高效和安全地运行。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。