[发明专利]5G基站智能微电网多源供电系统

权利要求书

1.一种5G基站智能微电网多源供电系统，其特征在于：

供电侧以光伏供电为主，市电供电为辅，直流远供、储能电池、充电桩和电动汽车作供电补充；除光伏供电外，供电侧中各供电单元均与电能变换中枢双向连通；5G基站负荷由电能变换中枢供电；

直流母排作为电能变换中枢；

储能电池通过电池充放电控制器连接至直流母排；

交流市电通过交流配电单元连接直流母排；

光伏电池组件通过MPPT控制器连接至第一直流配电单元，直流远供连接至第一直流配电单元，电动汽车和充电桩连接至第一直流配电单元；所述第一直流配电单元通过第一双向DC/DC变换器连接至直流母排；

5G基站负荷中，交流负荷连接至交流配电单元，交流市电和直流母排均能通过交流配电单元供电交流负荷；

直流负荷通过第二直流配电单元连接至直流母排；

所述交流配电单元包括：双向DC/AC变换器、第一交流断路器、交流过流保护器、自复式过欠压保护器、交流双向电表、第二交流断路器、孤岛检测模块、交流浪涌保护器和交流隔离开关；

所述直流母排与双向DC/AC变换器连接实现电能形式转变，双向DC/AC变换器与交流断路器连接，第一交流断路器与交流过流保护器连接，交流过流保护器与自复式过欠压保护器连接，自复式过欠压保护器连接至基站交流负荷同时与交流双向电表连接，交流双向电表与第二交流断路器连接，第二交流断路器连接至交流浪涌保护器同时与交流隔离开关连接，交流隔离开关与交流市电连接；

孤岛检测模块连接至第二交流断路器，用以控制交流断路器通断；

所述第一直流配电单元包括：若干直流隔离开关、若干直流浪涌保护器、若干直流断路器、若干直流过流保护器、若干双向DC/DC变换器、第二直流滤波电路和直流汇流母排；

所述MPPT控制器连接至第一直流隔离开关，第一直流隔离开关连接至第一直流浪涌保护器同时连接至第一直流断路器，第一直流断路器连接至第一直流过流保护器，第一直流过流保护器连接至直流汇流母排；

所述直流远供与第二直流隔离开关连接，第二直流隔离开关与第二直流浪涌保护器连接同时与第二直流断路器连接，第二直流断路器与第二双向DC/DC变换器连接，实现电压等级转变，第二双向DC/DC变换器与第二直流过流保护器连接，第二直流过流保护器与直流汇流母排连接；

所述充电桩与第三直流隔离开关连接，第三直流隔离开关与第三直流浪涌保护器连接同时与第三直流断路器连接，第三直流断路器与第三双向DC/DC变换器连接，第三双向DC/DC变换器与第三直流过流保护器连接，第三直流过流保护器与直流汇流母排连接；

直流汇流母排与第一双向DC/DC变换器高压侧连接；第二直流滤波电路与直流汇流母排连接用于平缓直流汇流母排电压波动；

所述第二直流配电单元包括：

包括第四直流隔离开关、第四直流断路器、第四直流过流保护器、第五直流断路器、单向DC/DC变换器、第六直流断路器；

直流母排连接至第四直流隔离开关，第四直流隔离开关连接至第四直流断路器，第四直流断路器连接至第四直流过流保护器，第四直流过流保护器连接至第五直流断路器同时连接至第六直流断路器，第五直流断路器连接至单向DC/DC变换器，用于实现电压等级转变，单向DC/DC变换器连接至远端直流负荷，第六直流断路器连接至近端直流负荷；

还包括运行监控系统，所述运行监控系统包括：

光伏电池监控模块、储能电池监控模块、交流配电单元监控模块、第一直流配电单元监控模块、第二直流配电单元监控模块、无线通讯模块和云服务器；

光伏电池监控模块采集光伏组件中的光伏电池组串输出电压、光伏电池组串输出电流、单体光伏电池输出电压、单体光伏电池温度、MPPT控制器输出电压、MPPT控制器输出电流；

光伏电池监控模块基于光伏电池组串输出电压、电池组串输出电流、MPPT控制器输出电压、MPPT控制器输出电流，控制MPPT控制器高频开关通断，追踪最大功率点，并计算光伏电池组件输出功率与MPPT控制器输出功率；

光伏电池监控模块基于单体光伏电池输出电压、光伏电池组串输出电流、单体光伏电池温度，计算单体光伏电池输出功率，并判断单体光伏电池健康状态；

光伏电池监控模块通过无线通讯模块，上传光伏电池组串输出电压、光伏电池组串输出电流、光伏电池组串输出功率、MPPT控制器输出电压、MPPT控制器输出电流、MPPT控制器输出功率、单体光伏电池输出电压、单体光伏电池输出功率、单体光伏电池温度、单体光伏电池健康状态至云服务器；

云服务器通过无线通讯模块向光伏电池监控模块发送执行指令，光伏电池监控模块根据执行指令调整MPPT控制器运行状态，包括但不限于控制MPPT控制器高频开关通断，从而控制MPPT控制器输出电压，以及调整MPPT控制器工作模式，包括：追踪最大功率模式、恒电压输出模式、恒功率输出模式；

所述储能电池监控模块采集储能电池组电压、储能电池组电流、单体储能电池电压、单体储能电池温度、直流母排电压；

储能电池监控模块基于储能电池组电压、储能电池组电流，计算储能电池组剩余电量；

储能电池监控模块基于单体储能电池电压、储能电池组电流、单体储能电池温度，计算单体储能电池剩余电量，判断单体储能电池健康状态；

储能电池监控模块基于直流母排电压、储能电池组剩余电量、单体储能电池剩余电量、单体储能电池健康状态，控制电池充放电控制器高频开关通断；

储能电池监控模块通过无线通讯模块，上传储能电池组电压、储能电池组电流、单体储能电池电压、单体储能电池温度、储能电池组剩余电量、单体储能电池剩余电量、单体储能电池健康状态至云服务器；

云服务器通过无线通讯模块向储能电池监控模块发送执行指令，储能电池监控模块根据执行指令调整电池充放电控制器运行状态，包括但不限于控制电池充放电控制器各个高频开关通断，从而调整储能电池工作模式，包括：充电模式、放电模式、待机模式和隔离模式，以及控制储能电池充电功率和放电功率；

所述交流配电单元监控模块采集直流母排电压、交流市电电压、交流市电电流、交流市电频率、孤岛检测结果；

交流配电单元监控模块基于直流母排电压，控制双向DC/AC变换器潮流方向；

交流配电单元监控模块基于孤岛检测结果，控制交流配电单元控制第二交流断路器开关状态；

交流配电单元监控模块基于交流市电电压、交流市电电流、交流市电频率，计算交流市电传输功率，控制双向DC/AC变换器高频开关通断，使得双向DC/AC变换器交流输出与交流市电同步；

交流配电单元监控模块通过无线通讯模块，上传直流母排电压、交流市电电压、交流市电电流、交流市电频率、孤岛检测结果、潮流方向、交流市电传输功率至云服务器；

通过无线通讯模块向交流配电单元监控模块发送执行指令，交流配电单元监控模块根据执行指令调整交流配电单元中第一交流断路器、第二交流断路器和双向DC/AC变换器的运行状态，包括但不限于控制第一交流断路器、第二交流断路器开关通断，控制双向DC/AC变换器各个高频开关通断，从而调整双向DC/AC变换器工作模式，包括：整流模式、逆变模式和待机模式；

所述第二直流配电单元监控模块采集直流母排电压、远端直流负荷电压、远端直流负荷电流、近端直流负荷电压、近端直流负荷电流；

第二直流配电单元监控模块基于直流母排电压、远端直流负荷电压、远端直流负荷电流，计算远端直流负荷功率，控制单向DC/DC变换器高频开关通断，使得远端直流负荷电压跟随远端直流负荷功率变化，降低供电远端直流负荷馈电损耗；

第二直流配电单元监控模块基于近端直流负荷电压、近端直流负荷电流，计算近端直流负荷功率；

第二直流配电单元监控模块上传远端直流负荷电压、远端直流负荷电流、远端直流负荷功率、近端直流负荷电压、近端直流负荷电流、近端直流负荷功率至云服务器；

云服务器通过无线通讯模块向第二直流配电单元监控模块发送执行指令，第二直流配电单元监控模块根据执行指令调整第二直流配电单元中第四直流断路器、第五直流断路器、第六直流断路器和单向DC/DC变换器的运行状态，包括但不限于控制第四直流断路器、第五直流断路器、第六直流断路器开关通断，控制单向DC/DC变换器高频开关通断，从而调整单向DC/DC变换器输出电压；

所述第一直流配电单元监控模块采集MPPT控制器输出电压、MPPT控制器输出电流、第二双向DC/DC变换器两侧电压、第二双向DC/DC变换器两侧电流、第三双向DC/DC变换器两侧电压、第三双向DC/DC变换器两侧电流、第一双向DC/DC变换器两侧电压、第一双向DC/DC变换器两侧电流；

第一直流配电单元监控模块基于MPPT控制器输出电压、MPPT控制器输出电流，计算MPPT控制器输出功率；

第一直流配电单元监控模块基于第二双向DC/DC变换器两侧电压、第二双向DC/DC变换器两侧电流，计算第二双向DC/DC变换器两侧传输功率；

第一直流配电单元监控模块基于第三双向DC/DC变换器两侧电压、第三双向DC/DC变换器两侧电流，计算第三双向DC/DC变换器两侧传输功率；

第一直流配电单元监控模块基于第一双向DC/DC变换器两侧电压、第一双向DC/DC变换器两侧电流，计算第一双向DC/DC变换器两侧传输功率；

第一直流配电单元监控模块上传MPPT控制器输出功率、第二双向DC/DC变换器两侧电压、第二双向DC/DC变换器两侧电流、第二双向DC/DC变换器两侧传输功率、第三双向DC/DC变换器两侧电压、第三双向DC/DC变换器两侧电流、第三双向DC/DC变换器两侧传输功率、第一双向DC/DC变换器两侧电压、第一双向DC/DC变换器两侧电流、第一双向DC/DC变换器两侧传输功率至云服务器；

云服务器通过无线通讯模块向第一直流配电单元监控模块发送执行指令，第一直流配电单元监控模块根据执行指令调整第一直流配电单元中第一直流断路器、第二直流断路器、第三直流断路器、第一双向DC/DC变换器、第二双向DC/DC变换器、第三双向DC/DC变换器运行状态，包括但不限于控制第一直流断路器、第二直流断路器和第三直流断路器通断，控制第一双向DC/DC变换器、第二双向DC/DC变换器和第三双向DC/DC变换器高频开关通断，从而调整双向DC/DC变换器输出电压以及工作模式，包括：升压模式、降压模式和待机模式。