CN104659858A - 分布式电源系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种分布式电源系统，分布式电源系统包括多个电源模块和控制器。多个电源模块相并联以提供电能给负载。控制器被配置为提供电源模块总数N_total和不同的电源模块编号N_unique给每个电源模块。其中，至少一个电源模块被设置为至少根据电源模块总数N_total和各自的电源模块编号N_unique以独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态，其中，电源模块的供能状态由与各自的电源模块编号N_unique有关的供能阈值ON_threshold来决定。本发明还揭示一种分布式电源系统控制方法和一种分布式能量系统。分布式电源系统控制方法简化并实现了电源模块与负载之间的电能匹配。

Description

分布式电源系统和方法

技术领域

本发明涉及分布式电源系统，尤其涉及一种实现多个电源模块与负载之间功率匹配的方法。

背景技术

分布式电源系统与传统电源相比具有体积小、重量轻等优点，因此，分布式电源系统广泛应用于电源系统中。然而，由于受到功率器件电压、电流的限制，在大功率电源系统中往往采用多个电源模块并联的方式以提高功率等级。

分布式电源系统通常采用并联均流方式以使每个电源模块可提供相等的电流给负载。为了充分利用各个电源模块并延长各个电源模块的使用寿命，需要实现电源模块与负载之间的功率匹配。匹配过程可通过根据负载的需要选择合理数目的电源模块工作于供能状态来实现。在匹配过程中，当每个电源模块频繁的在供能状态和阻断状态之间切换时会产生振荡现象，即当负载变化剧烈时，电源模块处于频繁的切换过程从而造成不稳定的振荡现象。振荡的产生将影响分布式电源系统的性能。因此，根据负载的变化选择合理数目的电源模块以防止振荡产生是关键问题。同时，如何简化控制方法以实现多个电源模块之间的协调控制，以保证每个电源模块都工作在高效负载供电区成为亟待解决的问题。

因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决上述技术问题。

发明内容

鉴于上面提及的技术问题，本发明的一个方面在于提供一种分布式电源系统，其中，该分布式电源系统包括多个电源模块和控制器。该多个电源模块相并联以提供电能给负载。该控制器被配置为提供电源模块总数N_total和不同的电源模块编号N_unique给每个电源模块。其中，至少一个电源模块被设置为至少根据该电源模块总数N_total和各自的电源模块编号N_unique以独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态，其中，电源模块的供能状态由与各自的电源模块编号N_unique有关的供能阈值ON_threshold来决定。

如上所述的分布式电源系统，其中，至少一个电源模块被设置为保持供能状态，以及其余电源模块被设置为根据与该负载相关的均流信号I_share与各自的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold分别进行比较的结果以分别独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态。

如上所述的分布式电源系统，其中，每个电源模块包括子控制器，其中一个电源模块的子控制器用作该控制器，该控制器被编程设置以分别提供该电源模块总数N_total和不同的供能阈值ON_threshold给对应电源模块的子控制器。

如上所述的分布式电源系统，其中，该供能阈值ON_threshold分布在电源模块的40%到65%的负载供电效率区。

如上所述的分布式电源系统，其中，不同的电源模块编号N_unique随机分配给不同的电源模块。

如上所述的分布式电源系统，其中，如果均流信号I_share小于阻断阈值OFF_threshold，并且当该均流信号I_share小于阻断阈值OFF_threshold的持续时间超过阻断延迟时间OFF_delay后，对应的电源模块被控制为工作于阻断状态。

如上所述的分布式电源系统，其中，如果均流信号I_share大于供能阈值ON_threshold，并且当该均流信号I_share大于阻断阈值OFF_threshold的持续时间超过供能延迟时间ON_delay后，对应的电源模块被控制为工作于供能状态。本发明的另一方面在于提供一种分布式电源系统控制方法，其中，该方法至少包括如下步骤：通过一个控制器提供电源模块总数N_total和不同的电源模块编号N_unique给每个电源模块的子控制器。至少一个电源模块被设置为至少根据该电源模块总数N_total和各自的电源模块编号N_unique以独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态。以及由与各自电源模块编号有关的供能阈值ON_threshold来决定电源模块的供能状态。

本发明的再一方面在于提供一种分布式能量系统，其中，该分布式能量系统包括多个能量模块和控制器。该多个能量模块相并联以提供能量给负载。以及该控制器被配置为提供能量模块总数N_total和不同的能量模块编号N_unique给每个能量模块。其中：至少一个能量模块被设置为保持供能状态，其余能量模块被设置为根据该能量模块总数N_total，各自的能量模块编号N_unique和该负载相关的均流信号I_share以分别独立决定对应的能量模块工作于供能状态或阻断状态。以及将I_share与各自的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold分别进行比较以分别独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态，其中供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold与各自的能量模块编号N_unique有关。

如上所述的分布式能量系统，其中，在独立决定供能状态和阻断状态的一个能量模块中，对应的阻断阈值OFF_threshold和供能阈值ON_threshold之间存在一个滞后值。

本发明提供的分布式电源系统以及分布式电源系统控制方法与传统的方法相比，可实现电源模块与负载之间的功率匹配且保证开启或关闭每个电源模块时不出现不稳定的振荡现象。同时，由子控制器独立决定对应电源模块是否提供电能，简化了主控制器的繁琐处理过程，实现多个电源模块之间的协调控制，以保证每个电源模块都工作在高效负载供电区。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为分布式能量系统的一种实施方式模块图。

图2所示为例举如图1所示分布式能量系统的一种分布式电源系统实施方式模块图。

图3所示为例举如图1所示分布式能量系统的一种分布式电源系统的另一种实施方式模块图。

图4所示为电源模块的负载供电效率曲线示意图。

图5所示为当如图2或图3所示的电源模块从阻断状态切换到供能状态的曲线示意图。

图6所示为当如图2或图3所示的电源模块从供能状态切换到阻断状态的曲线示意图。

图7所示为控制分布式电源系统的初始化方法流程图。以及

图8所示为控制分布式电源系统的运行方法流程图。

具体实施方式

以下将描述本发明的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明公开的内容不充分。

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”以及“控制模块”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。

本发明中使用的“可”、“可以”与“可能”等词语表明在某些环境中事件发生的可能性。拥有一种特定属性、特征或功能。和/或通过与某一合格动词结合表示一个或多个能力、性能或可能性。相应地，“可能”的使用表明：被修饰的术语对于所示的能力、功能或用途是明显适当、可匹配或合适的。同时考虑到在某些情况的存在，被修饰的术语有时可能不适当，不匹配或不合适。例如，在某些情况下，可能预期出现某一结果或性能。而在其他情况下，该结果或性能可能不出现。这一区别由表示“可能”的词语体现。

参照图1，图1所示为本发明揭示的分布式能量系统100的一种实施方式模块图。如图1所示，该分布式能量系统100包括输入电源110，多个能量模块120a～120n，均能电路140和主控制器150。

该输入电源110可根据该多个能量模块120a～120n对输入电能的不同需求提供不同形式的输入电能。在一些实施方式中，该输入电源110可提供直流电和/或交流电。

该多个能量模块120a～120n相并联在该输入电源110和负载130之间。该多个能量模块120a～120n的每一个能量模块均输出子能量以提供给该负载130。该子能量可包括但不限于电能和机械能。

以电能为例，该分布式能量系统100可以将太阳能或风能转化为电能以提供给电网。每个能量模块（如能量模块120a）包括风能-电能变换模块或太阳能-电能变换模块。

该多个能量模块120a～120n设计为具有相同的结构或不同的结构。在一些实施方式中，该多个能量模块120a～120n可包括多个开关电源模块。在一些实施方式中，该多个能量模块120a～120n可包括开关电源模块，风能-电能变换模块和太阳能-电能变换模块。

如图1所示，在该分布式能量系统100中，每个能量模块包括子控制器（例如该能量模块120a包括子控制器121a）。该多个子控制器121a～121n相电连接并通过通讯总线129相互通讯。该主控制器150被设置为发送指令信号给该多个子控制器121a～121n。在一些实施方式中，该主控制器150可被移除，此时，该多个子控制器121a～121n之一（例如子控制器121a）可用于实现该主控制器150的功能。

每个子控制器（例如控制器121a）和该主控制器150可以包括任何合适的可编程电路或者装置，包括数字信号处理器（DigitalSignalProcessor，DSP）、现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray，FPGA）、可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）以及专用集成电路（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC）等。每个子控制器（例如控制器121a）和该主控制器150可以硬件、软件或软硬件结合的形式实施。

在一些实施方式中，一些初始化参数和一些控制参数可以在一个控制器（例如该多个子控制器121a～121n当中的一个或该主控制器150）中编程或设置然后发送给每个子控制器。在一些实施方式中，一些初始化参数和一些控制参数可在制造过程中或测试时通过离线控制器进行编程或设置。在其他实施方式中，一些初始化参数和一些控制参数可在每个子控制器中各自独立进行编程或设置。

该负载130所需的能量通过该均能电路140可均等的在每个能量模块中分配。在一些实施方式中，该均能信号125，更具体地为均流信号可通过该均能电路140产生或者根据该负载130所需的总电流和总供能的能量模块数目的比值计算得到。该均能电路140可以硬件或软件或软硬件结合的电路形式实现。在其他实施方式中，该均能电路140可从该分布式能量系统100中移除。

本发明提出一种用于能量模块独立决定其工作于供能状态或阻断状态的独立决策方法。下面将参照图2或图3对该独立决策方法进行详细说明。

参照图2，图2所示为本发明揭示的例举如图1所示分布式能量系统100的一种分布式电源系统200实施方式模块图。在该实施方式中，多个电源模块220a～220n用作该多个能量模块120a～120n。每个电源模块包括变换器和子控制器（如电源模块220a包括变换器221a和子控制器223a）。在每个电源模块中，对应的变换器根据子控制器发出的指令信号以将该输入电源110提供的输入电能变换为子电能提供给该负载130。

在一些实施方式中，该变换器（如该变换器221a）包括逆变器以将直流输入电能变换为交流子电能。在一些实施方式中，该变换器包括整流器以将交流输入电能变换为直流子电能。在一些实施方式中，该变换器包括直流-直流变换器以将直流输入电能变换为直流子电能。在一些实施方式中，该变换器包括交流-交流变换器以将交流输入电能变换为交流子电能。

在一些实施方式中，该输入电源110包括直流电源如直流发电机和/或电池。在一些实施方式中，该输入电源110包括交流电源如50Hz交流电和/或交流发电机。

如图2所示，均流电路240用作如图1所示的该均能电路140。在一些实施方式中，该均流电路240与每一个变换器的输出端相连接并接收由每个变换器输出的电压/电流。该负载130所需的总电流可在该多个工作于供能状态的电源模块中均等分配，即通过该均流电路240的作用，每个工作于供能状态的电源模块可提供相等的子电流给该负载130。

在本实施方式中，该主控制器250与该多个电源模块220a～220n相连接并通讯，更具体地，该主控制器250与该多个子控制器223a～223n通过通讯总线229进行通讯。在如图3所示的另一种实施方式中，如图2所示的该主控制器250被移除，该多个子控制器223a～223n中的一个用作该主控制器250。例如，该子控制器223a用于与其余子控制器223n～223n通过通讯总线329进行通讯。

在如图2或图3所示的分布式电能系统中，至少一个电源模块设置为独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态。在这些实施方式中，供能状态表明电源模块在对应子控制器的控制下提供子电能给该负载130。阻断状态表明电源模块停止提供子电能给该负载130。在一些实施方式中，阻断状态可包括待机、睡眠、暂时关断或永久关断状态。

当处于该待机、睡眠状态时，对应的电源模块接收该输入电源110提供的输入电能，但不进行任何处理过程，例如，无电能变换过程。即不提供对应的子电能给该负载130。当对应的电源模块从阻断状态切换到供能状态时，处于阻断状态的电源模块可迅速根据子控制器提供的控制信号提供子电能给该负载130，从而无需对该电源模块重新进行初始化过程。

当处于该暂时关断或永久关断状态时，对应的电源模块不接收该输入电源110提供的输入电能，也不进行任何处理过程。即不提供对应的子电能给该负载130。当对应的电源模块从阻断状态切换到供能状态时，处于阻断状态的电源模块需重新进行初始化过程后再根据子控制器提供的控制信号提供子电能给该负载130。

在该初始化过程中，如图2所示的该主控制器250或如图3所示的该子控制器223a用于发送该多个电源模块220a～220n的总数目N_total并随机分配不同的电源模块序号N_unique给每个子控制器。根据每个不同的电源模块序号N_unique，每个电源模块有均等的机会工作于保持供能状态或在供能状态与阻断状态之间切换的机会，从而可延长每个电源模块的平均寿命。

在初始化过程中，其他初始化参数如最佳效率区上限值MAX_{eff_range}和最佳效率区下限值MIN_{eff_range}可进一步在如图2所示的该主控制器250或如图3所示的该子控制器223a中编程或设定。该MAX_{eff_range}和MAX_{eff_range}可以根据每个电源模块的负载供电效率区来定义。

参照图4，其为电源模块的负载供电效率曲线的示意图。横坐标代表电源模块提供的负载百分比，纵坐标代表电源模块提供相应负载时输出和输入之间的效率。作为一个例子，40%可以定义为MIN_{eff_range}，65%可以定义为MAX_{eff_range}。也即，提供负载百分比为40%～65%的区间可定义为高效负载供电区。

在其他实施方式中，在该初始化过程中，以上初始化参数可在制造过程中或测试时通过离线控制器进行编程或设置或在运行过程中由每个子控制器各自独立进行编程或设置。

基于该电源模块的总数目N_total，各自的电源模块编号N_unique，最佳效率区上限值MAX_{eff_range}和最佳效率区下限值MIN_{eff_range}，可得到各自的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold并用于决定对应的电源模块在供能状态和阻断状态之间进行切换。各自的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold用于分别决定供能状态和阻断状态。

每个供能阈值ON_threshold与对应的电源模块编号N_unique有关并且分布于高效负载供电区。在一些实施方式中，对于需在供能状态和阻断状态之间切换的电源模块，对应的阻断阈值OFF_threshold和供能阈值ON_threshold之间存在滞后值。对于不同的电源模块，该滞后值可相同或不同。

在一些实施方式中，该多个电源模块对应的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold可在如图2所示的该主控制器250或如图3所示的该子控制器223a中编程或设置并随后分别发送给各个电源模块对应的子控制器。在其他实施方式中，各自的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold可在每个子控制器中自行进行编程或设置。

在运行过程中，通过每个子控制器独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态的具体方法如下：对于在供能状态和阻断状态之间切换的电源模块，对应的子控制器用于分别将均流信号I_share225与各自的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold进行比较以分别决定各自的供能状态和阻断状态。在一些实施方式中，该均流信号225可由该均流电路240产生或根据该负载130所需的总电流计算得到。

更具体地，以工作于供能状态的电源模块为例，当I_share225从大于OFF_threshold变化到小于OFF_threshold的时刻，该电源模块被控制为从供能状态切换到阻断状态。否则，该电源模块被控制为保持供能状态。以工作于阻断状态的电源模块为例，当I_share225从小于ON_threshold变化到大于ON_threshold的时刻，该电源模块被控制为从阻断状态切换到供能状态。否则，该电源模块被控制为保持阻断状态。如上所述，工作于供能状态的电源模块数目是动态变化的，因此，I_share225也随之动态变化。

在如上所述实施方式中，电源模块可迅速从阻断状态切换到供能状态或从供能状态切换到阻断状态，即不存在任何延迟时间。然而，若无延迟时间当该负载130波动剧烈时尤其是当该I_share225在OFF_threshold附近剧烈波动时，电源模块的频繁往复切换会产生振荡。因此，为了避免振荡的发生并且迅速控制电源模块工作于供能状态以提供足够的电能给该负载130，在设置供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold的基础上进一步设置阻断延迟时间OFF_delay。在该阻断延迟时间OFF_delay内，如果I_share225持续小于OFF_threshold，当超过阻断延迟时间OFF_delay后，对应的电源模块被控制为工作于阻断状态。

在一种更具体的实施方式中，为防止该I_share225在OFF_threshold附近剧烈波动时，电源模块的频繁往复切换产生振荡。在设置阻断延迟时间OFF_delay的基础上进一步设置供能延迟时间ON_delay。在该供能延迟时间ON_delay内，如果I_share225持续大于ON_threshold，当超过供能延迟时间ON_delay后，对应的电源模块被控制为工作于供能状态。

参照图5，为当如图2或图3所示的电源模块从阻断状态切换到供能状态的曲线示意图。如图5所示，在T0时刻，随着该负载130的增加，I_share从小于ON_threshold变化到大于ON_threshold并且在ON_delay时间段（T0到T1）内，I_share恒大于ON_threshold。因此，在T1时刻，该电源模块被控制为从阻断状态切换到供能状态。由于增加了一个电源模块为该负载130提供电能，I_share从T1时刻开始逐渐减小。

参照图6，为当如图2或图3所示的电源模块从供能状态切换到阻断状态的曲线示意图。如图6所示，在T3时刻，随着该负载130的增加，I_share从大于OFF_threshold变化到小于OFF_threshold并且在OFF_delay时间段（T3到T4）内，I_share恒小于OFF_threshold。因此，在T4时刻，该电源模块被控制为从供能状态切换到阻断状态。由于减少了一个电源模块为该负载130提供电能，I_share从T4时刻开始逐渐增大。

接下来将对如何得到以上参数例举一种算法进行说明以便于理解。假设能正常工作的电源模块总数目为N_total，其中M*个电源模块被控制为保持供能状态，其余N_total-M*个电源模块被控制为在供能状态和阻断状态之间进行切换。在初始化过程中，该主控制器250（或其中一个子控制器）用于将该总电源模块数目N_total和不同的电源模块编号N_unique分别分配给每个电源模块。在一种实施方式中，连续的电源模块编号如N_unique∈(n，…，n+N_total-1-M*)（其中n为自然数）将分别分配给该N_total-M*个需要在供能状态和阻断状态之间进行切换的电源模块。其余电源模块编号将分别分配给该M*个需要被控制于保持供能状态的电源模块。

对于每个需要被控制为保持供能状态的电源模块来说，相应的变换器根据子控制器提供的控制信号以将输入电能转换为子电能以提供给该负载130。

对于每个需要在供能状态和阻断状态之间切换的电源模块来说，根据相应的供能阈值ON_{threshold_Nunique}和阻断阈值OFF_{threshold_Nunique}与均流信号I_share125的比较结果以决定是否进行电能转换过程。

一种用于计算ON_{threshold_Nunique}的计算式如下所示：

$\begin{array}{c}{\mathrm{ON}}_{\mathrm{threshold}\_\mathrm{Nunique}}={\mathrm{MIN}}_{\mathrm{eff}\_\mathrm{range}}+\frac{N_{\mathrm{unique}}-n}{N_{\mathrm{total}}-M^{*}-1}({\mathrm{MAX}}_{\mathrm{eff}\_\mathrm{range}}-\\ {\mathrm{MIN}}_{\mathrm{eff}\_\mathrm{range}})---\left(1\right),\end{array}$

其中，MAX_{eff_range}和MIN_{eff_range}分别为电源模块工作于高效负载供电区的最佳效率区上限值和最佳效率区下限值。一种用于计算OFF_{threshold_Nunique}的计算式如下所示：

${\mathrm{OFF}}_{\mathrm{threshold}\_\mathrm{Nunique}}=\frac{M^{*}+N_{\mathrm{unique}}-n}{M^{*}+N_{\mathrm{unique}}-n+1}{\mathrm{ON}}_{\mathrm{threshold}\_\mathrm{Nunique}}-{\mathrm{OFF}}_{m\arg \mathrm{in}}---\left(2\right),$

其中，OFF_margin为用于计算OFF_{threshold_Nunique}的余量。从式（2）可以看出当均流信号I_share等于ON_{threshold_Nunique}时（临界状态），需要控制对应的电源模块从阻断状态进入供能状态，由于提供电能的电源模块增加1个，因此I_share减小变为如式（2）所示的为防止需重新控制该电源模块从供能状态进入阻断状态而导致振荡现象，I_share需保持大于OFF_{threshold_Nunique}，因此设置该余量OFF_margin以用于降低OFF_{threshold_Nunique}。

在一些实施方式中，进一步定义阻断延迟时间。一种用于计算OFF_{delay_Nunique}的计算式如下所示：

OFF_{delay)Nunique}＝B_off+(n+N_total-M^*-1-N_unique)k_off    (3)，

其中，B_off为最大供能阈值对应的电源模块的阻断延迟时间。在一些实施方式中，B_off可设置为1s。k_off为相邻电源模块编号的电源模块对应的阻断延迟时间的间隔。电源模块编号越大，对应的阻断延迟时间越大。因此，在独立决策过程中，电源模块可依次被切换以防止振荡的产生。

在一些实施方式中，进一步定义供能延迟时间。一种用于计算ON_{delay_Nunique}的计算式如下所示：

ON_{delay_Nunique}＝B_on+(N_unique-n)k_on    (4)，

其中，B_on为最小供能阈值对应的电源模块的供能延迟时间。在一些实施方式中，B_on可设置为1s。k_on为相邻电源模块编号的电源模块对应的供能延迟时间的间隔。电源模块编号越大，对应的阻断延迟时间越小。

在一些实施方式中，希望控制每个电源模块迅速进入供能状态，缓慢进入阻断状态。因此，对于每个需要在供能状态和阻断状态之间切换的电源模块来说，供能延迟时间可设置为0，也即该分布式电能系统200可在没有供能延迟时间的条件下得到平稳的控制。

在一些实施方式中，以上参数ON_threshold，OFF_threshold，和OFF_delay可以在该主控制器250（或其中一个子控制器）中进行编程或设置，然后发送给每个电源模块的子控制器。在一些实施方式中，以上的参数ON_threshold，OFF_threshold，和OFF_delay可在每个子控制器中自行编程或设置。在一些实施方式中，以上的参数ON_threshold，OFF_threshold，和OFF_delay的数值根据经验进行设置。

下表给出用于控制如图2所示的分布式电源系统200的一组特定参数值。结合下表将对电能匹配过程进行详细说明。

在初始化过程中，定义如下初始化参数：MIN_{eff_range}=40%，MAX_{eff_range}=65%，M^*=2，N_total=8，n=2，OFF_margin=5%，B_off=1，k_off=4，N_unique∈(0，1，…，6，7)。

当电源模块编号N_unique为0或1时，对应的电源模块被控制于保持供能状态。当电源模块编号N_unique≥2时，每个电源模块对应的供能阈值和阻断阈值可分别根据公式（1）和（2）计算得到。在其他实施方式中，供能阈值的设置无任何计算规则。例如，对于需要在供能状态和阻断状态之间切换的电源模块，各自的供能阈值可分别设置为40%，43%，49%，53%，56%，60%。

在这种实施方式中，如上表所示，阻断延迟时间随着电源模块编号的增加分布于21s到1s之间，相邻阻断延迟时间的间隔为4s。在其他实施方式中，阻断延迟时间的设置无任何计算规则。

动态协调控制的方法如下：当该分布式电源系统200初始化后，电源模块编号N_unique为0到7的电源模块可迅速使能以提供子电能给该负载130。当该分布式电源系统200稳定后，均流信号I_share为20%。每个阻断延迟时间开始倒计时。

在电源模块编号N_unique∈(2，…，6，7)的电源模块对应的子控制器中将I_share值20%与各自的关断阈值OFF_{threshold_Nunique}进行比较，该均流信号I_share20%小于OFF_{thershold_7}=51.875%，OFF_{thershold_6}=46.43%，OFF_{thershold_5}=40.83%，OFF_{thershold_4}=35%，OFF_{threshold_3}=28.75%和OFF_{threshold_2}21.7%。因此，在阻断延迟时间OFF_{delay_7}=1s后，电源模块编号N_unique=7的电源模块被控制为从供能状态进入阻断状态。因此，1s后电源模块编号N_unique为0到6的电源模块用于提供子电能给该负载130，此时均流信号I_share变为22.8%。

均流信号I_share22.8%仍旧小于OFF_{thershold_6}=46.43%，OFF_{thershold_5}=40.83%，OFF_{thershold_4}=35%，OFF_{threshold_3}=28.75%和OFF_{threshold_2}21.7%。在阻断延迟时间OFF_{delay_6}=5s后，电源模块编号N_unique=6的电源模块被控制为从供能状态进入阻断状态。也即，在电源模块编号N_unique=7的电源模块切换到阻断状态的4s后，电源模块编号N_unique=6的电源模块切换到阻断状态。因此，5s后电源模块编号N_unique为0到5的电源模块用于提供子电能给该负载130，此时，均流信号I_share变为26.7%。

均流信号I_share26.7%仍旧小于OFF_{thershold_5}=40.83%，OFF_{thershold_4}=35%，OFF_{threshold_3}=28.75%和OFF_{threshold_2}21.7%。在阻断延迟时间OFF_{delay_5}=9s后，电源模块编号N_unique=5的电源模块被控制为从供能状态进入阻断状态。也即，在电源模块编号N_unique=6的电源模块切换到阻断状态的4s后，电源模块编号N_unique=5的电源模块切换到阻断状态。因此，9s后电源模块编号N_unique为0到4的电源模块用于提供子电能给该负载130，此时，均流信号I_share变为32%。

均流信号I_share32%仍旧小于OFF_{thershold_4}=35%，OFF_{threshold_3}=28.75%和OFF_{threshold_2}21.7%。在阻断延迟时间OFF_{delay_4}=13s后，电源模块编号N_unique=4的电源模块被控制为从供能状态进入阻断状态。也即，在电源模块编号N_unique=5的电源模块切换到阻断状态的4s后，电源模块编号N_unique=4的电源模块切换到阻断状态。因此，13s后电源模块编号N_unique为0到3的电源模块用于提供子电能给该负载130，此时，均流信号I_share变为40%。

此时均流信号I_share40%在ON_{threshold_3}=45%和OFF_{threshold_3}=28.75%之间。最终，电源模块编号N_unique∈(0，1，2，3)的电源模块用于提供子电能给该负载130。该均流电路240用于将电源模块编号N_unique∈(0，1，2，3)的电源模块提供的子电能提供给该负载130。然后，该多个电源模块220a～220n与该负载130之间的电能达到平衡。

参照图7，为控制分布式电源系统的初始化方法流程图。该初始化过程包括如下步骤。在步骤701中，通过一个控制器（如图2所示的该主控制器250或如图3所示的子控制器223a）提供电源模块总数N_total和不同的电源模块编号N_unique给该多个电源模块。在步骤703中，在该控制器中定义初始化参数如MIN_{eff_range}、MAX_{eff_range}、OFF_margin。在步骤705中，根据该电源模块总数N_total和各自的电源模块编号N_unique以设置每个电源模块对应的供能阈值ON_threshold，阻断阈值OFF_threshold和阻断延迟时间OFF_delay。

在一些实施方式中，一些初始化参数和一些控制参数可以在一个控制器（例如该多个子控制器123a～123n当中的一个或该主控制器150）中编程或设置然后发送给每个子控制器。在一些实施方式中，一些初始化参数和一些控制参数可在制造过程中或测试时通过离线控制器进行编程或设置。在其他实施方式中，一些初始化参数和一些控制参数可在每个子控制器中各自独立进行编程或设置。

参照图8，为控制分布式电源系统的运行方法流程图。图8所示的流程图的先后顺序和流程图中步骤的划分并非限于图示的实施例。例如，流程图中的步骤可以按照不同的顺序进行。一个步骤中的动作可以与另一个或多个步骤进行组合，或拆分为多个步骤。

在运行过程中，至少一个电源模块被设置为独立决定工作于供能状态或阻断状态。在步骤803中，均流信号I_share可通过均流电路检测或通过主控制器（或一个子控制器）计算得到。在步骤805中，对于需要在供能状态和阻断状态之间进行切换的电源模块来说，相应的子控制器用于判断该电源模块是否工作于供能状态。如果该电源模块工作于供能状态，流程转向步骤809。如果该电源模块工作于阻断状态，流程转向步骤807。

如步骤807，将该均流信号I_share与各自的供能阈值ON_threshold进行比较。更具体地，如果I_share大于对应的ON_threshold，流程转向步骤811，否则流程转向步骤813。在步骤811中，该电源模块被控制为从阻断状态切换到供能状态。在步骤813中，该电源模块被控制为保持阻断状态。

如步骤809，将该均流信号I_share与各自的关断阈值OFF_threshold进行比较。更具体地，如果I_share小于对应的OFF_threshold，流程转向步骤815，否则，流程转向步骤817。在步骤815中，该电源模块被控制为从供能状态切换到阻断状态。在步骤817中，该电源模块被控制为保持供能状态。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (10)

1.一种分布式电源系统，其特征在于：

该分布式电源系统包括多个电源模块和控制器；

该多个电源模块相并联以提供电能给负载；

该控制器被配置为提供电源模块总数N_total和不同的电源模块编号N_unique给每个电源模块；其中，至少一个电源模块被设置为至少根据该电源模块总数N_total和各自的电源模块编号N_unique以独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态，其中，电源模块的供能状态由与各自的电源模块编号N_unique有关的供能阈值ON_threshold来决定。

2.如权利要求1所述的分布式电源系统，其中，

至少一个电源模块被设置为保持供能状态；以及

其余电源模块被设置为根据与该负载相关的均流信号I_share与各自的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold分别进行比较的结果以分别独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态。

3.如权利要求1所述的分布式电源系统，其中，每个电源模块包括子控制器，其中一个电源模块的子控制器用作该控制器，该控制器被编程设置以分别提供该电源模块总数N_total和不同的供能阈值ON_threshold给对应电源模块的子控制器。

4.如权利要求1所述的分布式电源系统，其中，该供能阈值ON_threshold分布在电源模块的40%到65%的负载供电效率区。

5.如权利要求1所述的分布式电源系统，其中，不同的电源模块编号N_unique随机分配给不同的电源模块。

6.如权利要求2所述的分布式电源系统，其中，如果均流信号I_share小于阻断阈值OFF_threshold，并且当该均流信号I_share小于阻断阈值OFF_threshold的持续时间超过阻断延迟时间OFF_delay后，对应的电源模块被控制为工作于阻断状态。

7.如权利要求1所述的分布式电源系统，其中，如果均流信号I_share大于供能阈值ON_threshold，并且当该均流信号I_share大于阻断阈值OFF_threshold的持续时间超过供能延迟时间ON_delay后，对应的电源模块被控制为工作于供能状态。

8.一种分布式电源系统控制方法，其特征在于，该方法至少包括如下步骤：

通过一个控制器提供电源模块总数N_total和不同的电源模块编号N_unique给每个电源模块的子控制器；

至少一个电源模块设置为至少根据该电源模块总数N_total和各自的电源模块编号N_unique以独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态；以及

由与各自电源模块编号有关的供能阈值ON_threshold来决定电源模块的供能状态。

9.一种分布式能量系统，其特征在于：

该分布式能量系统包括多个能量模块和控制器；

该多个能量模块相并联以提供能量给负载；以及

该控制器被配置为提供能量模块总数N_total和不同的能量模块编号N_unique给每个能量模块；其中：

至少一个能量模块被设置为保持供能状态，其余能量模块被设置为根据该能量模块总数N_total，各自的能量模块编号N_unique和该负载相关的均流信号I_share以分别独立决定对应的能量模块工作于供能状态或阻断状态；以及

将I_share与各自的供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold分别进行比较以分别独立决定对应的电源模块工作于供能状态或阻断状态，其中供能阈值ON_threshold和阻断阈值OFF_threshold与各自的能量模块编号N_unique有关。

10.如权利要求9所述的分布式能量系统，其中，在独立决定供能状态和阻断状态的一个能量模块中，对应的阻断阈值OFF_threshold和供能阈值ON_threshold之间存在一个滞后值。