[发明专利]一种直流微电网系统及其控制方法

说明书

一种直流微电网系统及其控制方法，包括光伏发电模块、储能系统、变换器、软起模块、直流母线和负载；光伏发电模块、储能系统以及负载均通过变换器连接到直流母线；光伏发电模块用于通过变换器向直流母线提供能量；储能系统通过变换器完成与直流母线之间的能量交换；负载包括直流负载和交流负载，部分负载直接挂在母线上，其余负载通过变换器从直流母线上抽取能量。本发明充分考虑整个系统控制策略，明确了各个子模块之间的配合策略，不是针对单模块进行控制策略说明，保证了整个控制策略的系统性。

技术领域

本发明属于直流微电网技术领域，特别涉及一种直流微电网系统及其控制方法。

背景技术

随着越来越多的直流电子设备的出现，直流微电网得到越来越多的发展。与交流微电网相比，直流微电网具有诸多优势：

(1)减少负荷侧变换器数量，提高能源利用效率；

(2)不需要考虑相位、频率，不存在无功控制和相位同步等问题；

(3)微源之间功率协调控制简单，只需要通过直流母线电压就可以控制功率潮流流向；

(4)分布式直流发电单元更加方便接入直流母线。

在直流微电网系统中直流母线连接着各类设备，一般设备端口有X电容及Y电容，所以直流母线软起是必须要考虑的技术要点之一。

对于使用降压型拓扑的变流器，拓扑自身能够实现直流母线电压从零伏启机；但对于升压型拓扑的变流器，常采用给输出开关并联电阻软起母线，由于直流微电网的负荷种类、数量不固定，电阻会存在不同程度的分压，软起效果也就不固定，如果电阻上的压差较大，在开关闭合时会造成严重的损伤或引起事故；也可在升压型拓扑的基础之上额外增加降压软起电路实现母线软起，但该方法实际应用时体积受限，成本偏高，且软起功率较低，经济适用性较低。

在直流微电网中，分布式电源本身存在着不稳定性，会造成系统不稳定，因此如何有效控制母线电压稳定是判断一个直流微电网系统安全稳定运行的重要因素，利用母线电压实现直流微电网能量潮流控制是保证微电网系统稳定运行的有效途径。目前国内外针对直流微电网母线控制策略的研究有很多，提出了多种直流母线控制策略，来调节直流微电网系统的模式切换以及对微电网能量潮流的控制。

目前的研究大多停留在实验室阶段，只是单独讨论电池充放电的控制，光伏最大功率点跟踪的控制，并网以及孤岛控制，没有充分考虑分布式电源复杂的使用环境以及整个系统配合的控制策略。

光伏、风电等清洁能源受自然条件影响，实时变化会影响母线电压控制，传统控制策略只针对低压侧MPPT最大功率点跟踪进行研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流微电网系统及其控制方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种直流微电网系统，包括光伏发电模块、储能系统、变换器、变流器、直流母线、隔离变压器、并网开关和负载；光伏发电模块、储能系统以及负载均通过变换器连接到直流母线；直流母线还连接有变流器，变流器连接隔离变压器，隔离变压器和电网之间设置有并网开关。

进一步的，变换器包括光伏变换器、储能变换器和直流变换器；负载包括直流负载和交流负载；光伏发电模块、储能系统以及直流负载分别通过光伏变换器、储能变换器和直流变换器连接到直流母线。

进一步的，变流器包括软起变流器和主功率变流器；交流负载通过主功率变流器连接到直流母线，软起变流器连接隔离变压器。

一种直流微电网系统的控制方法，包括：