CN105703402B - 微网系统和微网系统的运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微网系统，包括：直流供电装置；第一DC/DC变换装置；包括电池的电池组件；双向换流装置；具有多个开关的开关组件，用于根据用户的指令选择多个开关中的部分开关导通；连接在双向换流装置与开关组件之间的第一开关；控制器，用于根据开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统的运行模式，其中，当微网系统的运行模式为并网模式时，双向换流装置用于获取电网的当前功率，并根据预设功率与电网的当前功率之间的差值和预先设定的PI控制方式对双向换流装置的输出功率进行控制。该微网系统能使负载并网/离网运行，并在系统输出功率不够时由电网为负载补足供电，并保证微网系统不向电网注入电能。本发明还公开一种微网系统的控制方法。

Description

微网系统和微网系统的运行控制方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种微网系统和一种微网系统的运行控制方法。

背景技术

随着绿色能源的发展，各种形式的储能电站也开始推广。由于受到场地和运行成本的限制，仅依靠大型储能电站根本无法满足日益增长的能源需求，而相对方便灵活的微网系统更具有广阔的发展前景。微网系统可包括上网型微网系统和非上网型微网系统。其中，上网型微网系统与电网连接，可以运行在削峰填谷、光伏平滑等模式下，允许微网系统向电网注入能量；非上网型微网系统可以与电网连接，也可以离网独立运行，在与电网连接时，微网系统不向电网注入能量。

相关技术中提出了一种并网不上网的直流微网系统，该微网系统由连接到直流母线的DC/AC变换装置来为负载提供能量，其存在的缺点是，负载所需的功率完全由DC/AC变换装置决定，当负载功率大于DC/AC变换装置的额定输出功率时，微网系统将无法为负载供电。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种微网系统，该微网系统可在负载功率大于微网系统的额定输出功率时保证负载正常运行。

本发明的另一个目的在于提出一种微网系统的控制方法。

根据本发明一方面实施例提出的微网系统，包括：直流供电装置；第一DC/DC变换装置，所述第一DC/DC变换装置的输入端与直流供电装置相连，所述第一DC/DC变换装置的输出端与直流母线相连；电池组件，所述电池组件包括电池，其中，所述电池与所述直流母线相连；双向换流装置，所述双向换流装置的直流端与所述直流母线相连；开关组件，所述开关组件的一端与所述双向换流装置的交流端相连，所述开关组件的另一端与电网和至少一个负载相连，所述开关组件中具有多个开关，用于根据用户的指令选择所述多个开关中的部分开关导通；第一开关，所述第一开关连接在所述双向换流装置与所述开关组件之间，其中，所述双向换流装置根据所述开关组件的通断状态对所述第一开关进行控制；控制器，用于根据所述开关组件和所述第一开关的通断状态控制所述微网系统的运行模式；其中，当所述微网系统的运行模式为并网模式时，所述双向换流装置用于获取所述电网的当前功率，并根据预设功率与所述电网的当前功率之间的差值和预先设定的PI控制方式自动对所述双向换流装置的输出功率进行调节。

根据本发明实施例提出的微网系统，可通过用户的指令选择多个开关中的部分开关导通，并且双向换流装置根据开关组件的通断状态对第一开关进行控制，控制器根据开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统的运行模式，从而，负载可并网/离网运行，并且可将负载接入电网，在负载功率大于微网系统的额定输出功率时由电网为负载进行补足供电，保证负载正常运行。另外，通过双向换流装置对其输出功率进行调节，可以更快地对其输出功率进行调节，保证微网系统不向电网注入功率，同时保证微网系统从电网获取的电能最少，并且控制算法相对简单。

根据本发明另一方面实施例提出的微网系统的运行控制方法，所述微网系统包括直流供电装置，分别与所述直流供电装置和直流母线相连的第一DC/DC变换装置，包括电池的电池组件，所述电池与所述直流母线相连，与所述直流母线相连的双向换流装置，与所述双向换流装置、电网和至少一个负载相连的开关组件，所述开关组件中具有多个开关，连接在所述双向换流装置与所述开关组件之间的第一开关，所述运行控制方法包括以下步骤：根据所述用户的指令选择所述多个开关中的部分开关导通，并根据所述开关组件的通断状态对所述第一开关进行控制；根据所述开关组件和所述第一开关的通断状态控制所述微网系统的运行模式；其中，当所述微网系统的运行模式为并网模式时，所述双向换流装置获取所述电网的当前功率，并根据预设功率与所述电网的当前功率之间的差值和预先设定的PI控制方式自动对所述双向换流装置的输出功率进行调节。

根据本发明实施例提出的微网系统的运行控制方法，通过开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统的运行模式，从而，负载可并网/离网运行，并且可将负载接入电网，在负载功率大于微网系统的额定输出功率时由电网为负载进行补足供电，保证负载正常运行，并且，当微网系统的运行模式为并网模式时，通过双向换流装置对双向换流装置的交流输出功率进行控制，从而通过双向换流装置可更快地对双向换流装置的交流输出功率进行控制。另外，通过双向换流装置对其输出功率进行调节，可以更快地对其输出功率进行调节，保证微网系统不向电网注入功率，同时保证微网系统从电网获取的电能最少，并且控制算法相对简单。

附图说明

图1是根据本发明实施例的微网系统的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的微网系统中双向换流装置的控制原理示意图；

图3是根据本发明一个实施例的微网系统的方框示意图；

图4是根据本发明一个具体实施例的微网系统的示意图；以及

图5是根据本发明实施例的微网系统的运行控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图对本发明实施例的微网系统和微网系统的运行控制方法进行详细描述。

图1是根据本发明实施例的微网系统的方框示意图。如图1所示，该微网系统100包括：直流供电装置10、第一DC/DC变换装置1、电池组件2、双向换流装置3、开关组件4、第一开关K1和控制器5。

其中，第一DC/DC变换装置1的输入端与直流供电装置10相连，第一DC/DC变换装置1的输出端与直流母线6相连；电池组件2包括电池201，电池201与直流母线6相连；双向换流装置3的直流端与直流母线6相连。

开关组件4的一端与双向换流装置3的交流端相连，开关组件4的另一端与电网20和至少一个负载30相连，开关组件4中具有多个开关，用于根据用户的指令选择多个开关中的部分开关导通。第一开关K1的一端与双向换流装置3相连，第一开关K1的另一端与开关组件4之间，即言，第一开关K1连接在双向换流装置3与开关组件4之间，其中，双向换流装置3根据开关组件4的通断状态对第一开关K1进行控制。

控制器5用于根据开关组件4和第一开关K1的通断状态控制微网系统100的运行模式，其中，微网系统100的运行模式可包括离网模式和并网模式，也就是说，用户可根据不同的运行需求控制不同的开关导通，这样通过选择多个开关中的部分开关导通，控制器5可控制微网系统100可运行在不同的运行模式，满足用户不同的运行需求。需要进行说明的是，控制器5还用于对微网系统中每个控制单元进行调度控制，具体地，控制器5用于接收微网系统中每个控制单元的运行参数，并将运行参数输出以进行外部显示和控制。

其中，当微网系统的运行模式为并网模式时，双向换流装置3用于获取电网20的当前功率，并根据预设功率与电网20的当前功率之间的差值和预先设定的PI(Proportional-Integral，比例-积分)控制方式即PI控制模型33自动对其输出功率进行调节，其中，预设功率为负值。

具体而言，双向换流装置3可通过图4中的电压检测器31和电流检测器31分别检测电网20的当前电压和当前电流，并根据检测到的当前电压和当前电流计算电网20的当前功率，并将预设功率减去当前功率的差值作为PI控制模型33的输入以控制双向换流装置3的交流输出功率。更具体地，如图2所示，双向换流装置3可根据当前电压和当前电流计算出电网20的当前功率之后，将预设功率与当前功率之间的差值作为PI控制模型33的输入，根据PI控制模型对该差值分别进行比例计算和积分计算，然后将比例计算后得到的值与积分计算后得到的值之和作为PI控制模型33的输出，具体地，PI控制模型33的输出为双向换流装置3需要输出的功率，这样，双向换流装置3根据PI控制模型33的输出调整其交流输出功率。由此，保证微网系统100不会向电网20注入电能。

其中，需要说明的是，在本发明实施例中，以微网系统100向电网20注入的功率为正，预设功率可为恒定的负值，例如，预设功率可为-400W。具体地，预设功率可根据用户的需求和微网系统100的额定容量确定，预设功率可设置为微网系统容量的1％。并且，预设功率还与微网系统100允许电网注入的能量相关。

还需进行说明的是，直流供电装置10可为光伏电池等绿色新能源供电装置。第一DC/DC变换装置1可采用BUCK/BOOST拓扑结构，用于对直流供电装置10输出的直流电进行变换，并将变换后的直流电输送给电池201以对电池201充电，并且，第一DC/DC变换装置1可运行在最大功率追踪模式，以对直流供电装置10进行最大功率追踪。以光伏电池为例，第一DC/DC变换装置1用于将光伏电池输出的低压直流电转换高压直流电，并对光伏电池输出的低压直流电进行调节以使光伏电池以最大功率输出。

另外，根据本发明的一个实施例，第一DC/DC变换装置1可以为一个或多个，直流供电装置10也可以为一个或多个，多个第一DC/DC变换装置1的输入端分别与多个直流供电装置10对应相连，多个第一DC/DC变换装置1的输出端均与直流母线6相连。如图3的示例，第一DC/DC变换装置1可以为两个，直流供电装置10也可以为两个。

另外，第一DC/DC变换装置1还用于将变换后的直流电输送给双向换流装置3，双向换流装置3用于将变换后的直流电和/或电池201输出的直流电变换为交流电，以为至少一个负载30供电，并且双向换流装置3还用于将外部输入的交流电变换为直流电，并将变换后的直流电输送给电池201以对电池201充电。

根据本发明实施例的微网系统100，可通过用户的指令选择多个开关中的部分开关导通，并且双向换流装置根据开关组件的通断状态对第一开关进行控制，控制器5根据开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统100的运行模式，从而，负载可并网/离网运行，并且可将负载接入电网，在负载功率大于微网系统100的额定输出功率时由电网为负载进行补足供电，保证负载正常运行。另外，通过双向换流装置3直接获取电网20的电压和电流、并计算电网的功率，可以更快地对双向换流装置3的交流输出功率进行调节，并保证微网系统100不向电网20注入功率，同时保证微网系统100从电网20获取的电能最少。而且，该功率控制通过双向换流装置3实现，可不需要增加外部控制设备对双向换流装置3进行控制，控制算法相对简单。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图3所示，电池组件2还包括：第二DC/DC变换装置202。第二DC/DC变换装置202连接在电池201与直流母线6之间。

具体地，如图3所示，第二DC/DC变换装置202可包括：主机DC/DC变换单元211和从机DC/DC变换单元212。其中，主机DC/DC变换单元211用于将直流母线的电压维持在预设电压，并获取主机DC/DC变换单元211的输出端的第一电流值；从机DC/DC变换单元212与主机DC/DC变换单元211相连，从机DC/DC变换单元212用于获取从机DC/DC变换单元212的输出端的第二电流值，并根据主机DC/DC变换单元211的第一电流值对第二电流值进行调整，以使第二电流值与第一电流值相等。

也就是说，主机DC/DC变换单元211和从机DC/DC变换单元212的输入端均与电池201相连、输出端均与直流母线6相连。主机DC/DC变换单元211和从机DC/DC变换单元212分别以主从模式运行，可保持直流母线电压恒定。其中，主机DC/DC变换单元211运行在恒压模式下，用于保持直流母线电压恒定，并实时将其输出端的电流通过通信报文发送至从机DC/DC变换单元212；从机DC/DC变换单元212运行在恒流模式下，根据主机DC/DC变换单元211发送的电流和自身采样得到的电流计算目标电流，以保证从机DC/DC变换单元212输出电流与主机DC/DC变换单元211的输出电流一致，从而实现恒压均流。需要说明的是，主机DC/DC变换单元211和从机DC/DC变换单元212均可采用BUCK/BOOST拓扑结构，还需说明的是，主机DC/DC变换单元211和从机DC/DC变换单元212不是固定的，如果主机DC/DC变换单元211因故障无法启动时，从机DC/DC变换单元212可以切换为主机DC/DC变换单元211运行。

进一步地，如图3所示，微网系统100还包括：变压器7。其中，变压器7连接在双向换流装置3与开关组件4之间。通过变压器7可将微网系统100与电网20隔离，从而保护微网系统免受来电网的干扰或冲击，提高微网系统的安全性能。

下面参照图4对本发明实施例的开关组件4进行详细描述。

根据本发明的一个具体实施例，如图4所示，开关组件4包括：第三开关K3。其中，第三开关K3的一端与第一开关K1的另一端相连，第三开关K3的另一端与电网20相连，其中，双向换流装置4用于在第三开关K3导通时控制第一开关K1导通，以使控制器5控制微网系统100以并网模式运行，且双向换流装置3还用于在第三开关K3关断时控制第一开关K1关断，以使控制器5控制微网系统100以离网模式运行。

进一步地，根据图4的示例，至少一个负载30包括第一负载301。开关组件4包括：第四开关K4。第四开关K4的一端与第一开关K1的另一端相连，第四开关K4的另一端与第一负载301相连，控制器5用于在第一开关K1、第三开关K3和第四开关K4均导通时控制微网系统100以并网模式为第一负载301供电。

进一步地，根据图4的示例，至少一个负载30还包括第二负载302，第一负载301的功率大于第二负载302的功率，其中，开关组件4还包括：第五开关K5、第六开关K6和第七开关K7。

第五开关K5与第六开关K6串联后连接在第一开关K1与第二负载302之间，即言，第五开关K5的一端与第一开关K1的另一端相连，第五开关K5的另一端与第六开关K6的一端相连，第六开关K6的另一端与第二负载302相连，第五开关K5与第六开关K6之间具有节点，其中，控制器5用于在第一开关K1、第三开关K3、第五开关K5和第六开关K6均导通时控制微网系统100以并网模式为第二负载302供电；

第七开关K7的一端与第一开关K1的一端相连，第七开关K7的另一端与节点相连；其中，控制器5用于在第一开关K1、第三开关K3、第六开关K6和第七开关K7均导通时控制微网系统100以并网模式为第二负载302供电，控制器5还用于在第一开关K1和第三开关K3均关断且第六开关K6和第七开关K7均导通时控制微网系统100以离网模式为第二负载302供电。

也就是说，双向换流装置3通过第一开关K1和第三开关K3与电网20连接；第一负载301通过第四开关K4连接到第一开关K1的另一端；第二负载302可以通过第五开关K5与第六开关K6连接到第一开关K1的另一端，也可以通过第六开关K6和第七开关K7连接到第一开关K1的一端。

其中，可以理解的是，第三开关至第七开关K3-K7可由用户手动控制，第一开关K1可由双向换流装置3控制。另外，第一负载301和第二负载302可同时与微网系统100相连，或者，两者中的任意一个可单独与微网系统100相连。

也就是说，根据用户的需求，当需要微网系统100以并网模式运行时，可控制第三开关K3导通，同时，双向换流装置3在判断第三开关K3导通时控制第一开关K1导通，从而微网系统100与电网20相连；当需要微网系统100以离网模式运行时，可控制第三开关K3关断，同时，双向换流装置3在判断第三开关K3关断时控制第一开关K1关断，从而微网系统100与电网20断开，微网系统100离网独立运行。

根据用户的需求，当需要使用的负载的功率大于预设功率时，将该负载作为第一负载301与第四开关K4相连，控制第四开关K4导通，并且微网系统100需要以并网模式运行，控制第三开关K3和第一开关K1导通，这样该负载分别接入微网系统100和电网20，在负载功率小于等于双向换流装置3的额定输出功率时，微网系统100单独为负载供电；在负载功率大于双向换流装置3的额定输出功率时，微网系统100的双向换流装置3以额定输出功率为负载供电，同时电网20为该负载进行补足供电，从而保证负载正常运行。

根据用户的需求，当需要功率小于预设功率的负载并网运行时，将该负载作为第二负载302与第六开关K6相连，控制第五开关K5和第六开关K6导通，此时，该负载分别接入微网系统100和电网20，微网系统100单独为负载供电或者微网系统100和电网20共同为负载供电；当需要功率小于预设功率的负载并网/离网运行时，将该负载作为第二负载302与第六开关K6相连，控制第六开关K6和第七开关K7导通，从而可保证该负载在第一开关K1导通时并网运行，以及在第一开关K1关断时离网运行、由微网系统100为负载供电。

由此，通过对第一开关K1和第三开关至第七开关K3-K7的导通与关断进行控制，可根据用户的需求选择微网系统100的运行模式。并且在负载功率大于微网系统100的额定输出功率时由电网为负载进行补足供电，保证负载正常运行。

进一步地，根据本发明的一个实施例，如图4所示，微网系统100还包括第二开关K2，开关组件4还包括第八开关K8。其中，第二开关K2和第八开关K8串联，第二开关K2的一端与第一开关K1的一端相连，第二开关K8的另一端与第八开关K8的一端相连，第八开关K8的另一端与外部逆变器40相连，其中，第八开关K8根据用户的指令导通或关断。

也就是说，外部逆变器40可通过第二开关K2和第八开关K8连接到第一开关K1的一端。第八开关K8的导通或关断可由用户手动控制。

具体地，根据用户的需求，当需要将外部逆变器40接入微网系统100时，可将外部逆变器40与第八开关K8连接，控制第八开关K8导通。其中，外部逆变器40可为至少一个负载30供电，并且外部逆变器40还可为电池201充电。

需要说明的是，外部逆变器40可为光伏逆变器，用于将其他光伏储能电站中储存的直流电转换为交流电以提供给微网系统100。

进一步地，如图3的示例，电池组件2还包括用于检测电池的剩余电量的电池管理器203，控制器5还用于获取电池201的电量，并获取至少一个负载30的功率，并用于在第八开关K8导通时，控制第二开关K2导通，以使控制器5控制外部逆变器40为至少一个负载30和/或电池201供电。

具体而言，如果电池201的电量小于预设电量阈值且至少一个负载30的功率大于预设负载阈值时，则控制器5控制第二开关K2导通，以使外部逆变器40为至少一个负载30和电池201供电。

也就是说，第二开关K2由控制器5控制，当电池201的电量小于预设电量阈值且至少一个负载30的功率大于预设负载阈值时，控制器5会控制第二开关K2导通。这样，第二开关K2和第八开关K8导通，外部逆变器40可为至少一个负载30供电以及为电池201充电。

更进一步地，如图4所示，开关组件4还包括第九开关K9，第九开关K9连接在双向换流装置3与第一开关K1之间。

具体地，第九开关K9的一端通过变压器7与双向换流装置3的交流端相连，第九开关K9的另一端与第一开关K1的一端相连。

需要说明的是，第九开关K9的导通或关断可由用户手动控制。在微网系统100运行之前，用户可首先控制第九开关K9导通。并且，在对微网系统100进行检修时，用户可控制第九开关K9关断，以保证微网系统100停止工作，并与电网20断开，从而确保检修人员的安全。

基于上述实施例，本发明还提出了一种微网系统的运行控制方法。

图5是根据本发明实施例的微网系统的运行控制方法的流程图。微网系统包括直流供电装置，分别与直流供电装置和直流母线相连的第一DC/DC变换装置，包括电池的电池组件、电池与直流母线相连，与直流母线相连的双向换流装置，与双向换流装置、电网和至少一个负载相连的开关组件，开关组件中具有多个开关，连接在双向换流装置与开关组件之间的第一开关。如图5所示，该运行控制方法包括以下步骤：

S1：根据用户的指令选择多个开关中的部分开关导通，并根据开关组件的通断状态对第一开关进行控制。

S2：根据开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统的运行模式，其中，所述微网系统的运行模式包括离网模式和并网模式。

也就是说，用户可根据不同的运行需求控制不同的开关导通，这样通过选择多个开关中的部分开关导通，可控制微网系统可运行在不同的运行模式，满足用户不同的运行需求。

S3：当微网系统的运行模式为并网模式时，双向换流装置获取电网的当前功率，并根据预设功率与电网的当前功率之间的差值和预先设定的PI控制方式自动对双向换流装置的输出功率进行调节。其中，预设功率可为负值。

具体而言，双向换流装置可分别检测电网的当前电压和当前电流，并根据检测到的当前电压和当前电流计算电网的当前功率，并将预设功率减去当前功率的差值作为预先设定的PI控制方式即预设PI控制模型的输入以控制双向换流装置的交流输出功率。更具体地，如图2所示，双向换流装置可根据当前电压和当前电流计算出电网的当前功率之后，将预设功率与当前功率之间的差值作为PI控制模型的输入，根据PI控制模型对该差值分别进行比例计算和积分计算，然后将比例计算后得到的值与积分计算后得到的值之和作为PI控制模型的输出，具体地，PI控制模型的输出为双向换流装置需要输出的功率，这样，双向换流装置根据PI控制模型的输出调整其交流输出功率。由此，保证微网系统不会向电网注入电能。

其中，需要说明的是，在本发明实施例中，以微网系统向电网注入的功率为正，预设功率可为恒定的负值，例如，预设功率可为-400W。具体地，预设功率可根据用户的需求和微网系统的额定容量确定，预设功率可设置为微网系统容量的1％。并且，预设功率还与微网系统100允许电网注入的能量相关。

由此，根据本发明实施例提出的微网系统的运行控制方法，通过开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统的运行模式，从而，负载可并网/离网运行，并且可将负载接入电网，在负载功率大于微网系统的额定输出功率时由电网为负载进行补足供电，保证负载正常运行，并且，当微网系统的运行模式为并网模式时，通过双向换流装置对双向换流装置的交流输出功率进行控制，从而通过双向换流装置可更快地对双向换流装置的交流输出功率进行控制。另外，通过双向换流装置直接获取电网的电压和电流并计算电网的功率，可以更快地对双向换流装置3的交流输出功率进行控制，并保证微网系统不向电网注入功率，同时保证微网系统从电网获取的电能最少。而且，该功率控制通过双向换流装置实现，可不需要增加外部控制设备对双向换流装置进行控制，控制算法相对简单。

根据本发明的一个实施例，开关组件可包括第三开关，其中，根据开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统的运行模式即步骤S3具体包括：在第三开关导通时，通过双向换流装置控制第一开关导通，并控制微网系统以并网模式运行；在第三开关关断时，通过双向换流装置控制第一开关关断，并控制微网系统以离网模式运行。

进一步地，至少一个负载可包括第一负载，开关组件还可包括第四开关，其中，根据开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统的运行模式即步骤S3具体包括：在第一开关、第三开关和第四开关均导通时，控制微网系统以并网模式为第一负载供电。

进一步地，至少一个负载还包括第二负载，第一负载的功率大于第二负载的功率，开关组件包括第五开关至第七开关，其中，根据开关组件和第一开关的通断状态控制微网系统的运行模式具体包括：在第一开关、第三开关、第五开关和第六开关均导通时，控制微网系统以并网模式为第二负载供电；在第一开关、第三开关、第六开关和第七开关均导通时，控制微网系统以并网模式为第二负载供电；在第一开关和第三开关关断、第六开关和第七开关导通时，控制微网系统以离网模式为第二负载供电。

其中，可以理解的是，第三开关至第七开关可由用户手动控制，第一开关可由双向换流装置控制。另外，第一负载和第二负载可同时与微网系统相连，或者，两者中的任意一个可单独与微网系统相连。

也就是说，根据用户的需求，当需要微网系统以并网模式运行时，可控制第三开关导通，同时，双向换流装置在判断第三开关导通时控制第一开关导通，从而微网系统与电网相连；当需要微网系统以离网模式运行时，可控制第三开关关断，同时，双向换流装置在判断第三开关关断时控制第一开关关断，从而微网系统与电网断开，微网系统离网独立运行。

根据用户的需求，当需要使用的负载的功率大于预设功率时，将该负载作为第一负载与第四开关相连，控制第四开关导通，并且微网系统需要以并网模式运行，控制第三开关和第一开关导通，这样该负载分别接入微网系统和电网，在负载功率小于等于双向换流装置的额定输出功率时，微网系统单独为负载供电；在负载功率大于双向换流装置的额定输出功率时，微网系统的双向换流装置以额定输出功率为负载供电，同时电网为该负载进行补足供电，从而保证负载正常运行。

根据用户的需求，当需要功率小于预设功率的负载并网运行时，将该负载作为第二负载与第六开关相连，控制第五开关和第六开关导通，此时，该负载分别接入微网系统和电网，微网系统单独为负载供电或者微网系统和电网共同为负载供电；当需要功率小于预设功率的负载并网/离网运行时，将该负载作为第二负载与第六开关相连，控制第六开关和第七开关导通，从而可保证该负载在第一开关导通时并网运行，以及在第一开关关断时离网运行、由微网系统为负载供电。

由此，通过对第一开关和第三开关至第七开关的导通与关断进行控制，可根据用户的需求选择微网系统的运行模式。并且在负载功率大于微网系统的额定输出功率时由电网为负载进行补足供电，保证负载正常运行。

进一步地，根据本发明的一个实施例，微网系统还包括第二开关和开关组件还包括第八开关，其中，微网系统的运行控制方法还包括：获取电池的电量，并获取至少一个负载的功率；当第八开关根据用户的指令导通时，控制第二开关导通，并控制外部逆变器为至少一个负载和/或电池供电。

具体而言，如果电池的电量小于预设电量阈值且至少一个负载的功率大于预设负载阈值时，则控制第二开关导通，以使外部逆变器为至少一个负载和电池供电。

也就是说，第八开关的导通或关断可由用户手动控制，第二开关由控制器控制，当电池的电量小于预设电量阈值且至少一个负载的功率大于预设负载阈值时，控制第二开关导通。这样，第二开关和第八开关导通，外部逆变器可为至少一个负载供电以及为电池充电。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。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，或仅仅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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种微网系统，其特征在于，包括：

直流供电装置；

第一DC/DC变换装置，所述第一DC/DC变换装置的输入端与直流供电装置相连，所述第一DC/DC变换装置的输出端与直流母线相连；

电池组件，所述电池组件包括电池，其中，所述电池与所述直流母线相连；

双向换流装置，所述双向换流装置的直流端与所述直流母线相连；

开关组件，所述开关组件的一端与所述双向换流装置的交流端相连，所述开关组件的另一端与电网和至少一个负载相连，所述开关组件中具有多个开关，用于根据用户的指令选择所述多个开关中的部分开关导通；

第一开关，所述第一开关的一端与所述双向换流装置相连，所述第一开关的另一端与所述开关组件之间，其中，所述双向换流装置根据所述开关组件的通断状态对所述第一开关进行控制；

控制器，用于根据所述开关组件和所述第一开关的通断状态控制所述微网系统的运行模式；

其中，当所述微网系统的运行模式为并网模式时，所述双向换流装置用于获取所述电网的当前功率，并根据预设功率与所述电网的当前功率之间的差值和预先设定的PI控制方式自动对所述双向换流装置的输出功率进行调节；

其中，当所述微网系统的运行模式为并网模式时，如果负载功率小于等于所述双向换流装置的额定输出功率时，所述微网系统为所述负载供电，如果负载功率大于所述双向换流装置的额定输出功率时，所述微网系统为所述负载供电，同时所述电网为所述负载进行补足供电。

2.如权利要求1所述的微网系统，其特征在于，所述开关组件包括：

第三开关，所述第三开关的一端与所述第一开关的另一端相连，所述第三开关的另一端与所述电网相连，其中，所述双向换流装置用于在所述第三开关导通时控制所述第一开关导通，以使所述控制器控制所述微网系统以并网模式运行，且所述双向换流装置还用于在所述第三开关关断时控制所述第一开关关断，以使所述控制器控制所述微网系统以离网模式运行。

3.如权利要求2所述的微网系统，其特征在于，所述至少一个负载包括第一负载，其中，所述开关组件还包括：

第四开关，所述第四开关的一端与所述第一开关的另一端相连，所述第四开关的另一端与所述第一负载相连，其中，所述控制器用于在所述第一开关、所述第三开关和第四开关均导通时控制所述微网系统以并网模式为所述第一负载供电。

4.如权利要求3所述的微网系统，其特征在于，所述至少一个负载还包括第二负载，所述第一负载的功率大于所述第二负载的功率，其中，所述开关组件还包括：

第五开关和第六开关，所述第五开关与所述第六开关串联后连接在所述第一开关与所述第二负载之间，所述第五开关与所述第六开关之间具有节点，其中，所述控制器用于在所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关和所述第六开关均导通时控制所述微网系统以并网模式为所述第二负载供电；

第七开关，所述第七开关的一端与所述第一开关的一端相连，所述第七开关的另一端与所述节点相连，其中，所述控制器用于在所述第一开关、所述第三开关、所述第六开关和所述第七开关均导通时控制所述微网系统以并网模式为所述第二负载供电，控制器还用于在所述第一开关和所述第三开关均关断且所述第六开关和所述第七开关均导通时控制所述微网系统以离网模式为所述第二负载供电。

5.如权利要求1所述的微网系统，其特征在于，所述微网系统还包括第二开关，所述开关组件还包括第八开关，其中，

所述第二开关和第八开关串联，所述第二开关的一端与所述第一开关的一端相连，所述第二开关的另一端与所述第八开关的一端相连，所述第八开关的另一端与外部逆变器相连，其中，所述第八开关根据用户的指令导通或关断。

6.如权利要求5所述的微网系统，其特征在于，所述电池组件还包括用于检测所述电池的剩余电量的电池管理器，所述控制器还用于：

获取所述电池的电量，并获取所述至少一个负载的功率，并用于在所述第八开关导通时控制所述第二开关导通，以使所述控制器控制所述外部逆变器为所述至少一个负载和/或所述电池供电。

7.如权利要求1所述的微网系统，其特征在于，所述开关组件还包括：

第九开关，所述第九开关连接在所述双向换流装置与所述第一开关之间。

8.如权利要求1所述的微网系统，其特征在于，所述电池组件还包括：

第二DC/DC变换装置，所述第二DC/DC变换装置连接在所述电池与所述直流母线之间。

9.如权利要求8所述的微网系统，其特征在于，所述第二DC/DC变换装置，还包括：

主机DC/DC变换单元，用于将所述直流母线的电压维持在预设电压，并获取所述主机DC/DC变换单元的输出端的第一电流值；

与所述主机DC/DC变换单元并联连接的从机DC/DC变换单元，所述从机DC/DC变换单元获取所述从机DC/DC变换单元的输出端的第二电流值，并根据所述主机DC/DC变换单元的所述第一电流值对所述第二电流值进行调整，以使所述第二电流值与所述第一电流值相等。

10.一种微网系统的运行控制方法，其特征在于，所述微网系统包括直流供电装置，分别与所述直流供电装置和直流母线相连的第一DC/DC变换装置，包括电池的电池组件，所述电池与所述直流母线相连，与所述直流母线相连的双向换流装置，与所述双向换流装置、电网和至少一个负载相连的开关组件，所述开关组件中具有多个开关，连接在所述双向换流装置与所述开关组件之间的第一开关，所述运行控制方法包括以下步骤：

根据用户的指令选择所述多个开关中的部分开关导通，并根据所述开关组件的通断状态对所述第一开关进行控制；

根据所述开关组件和所述第一开关的通断状态控制所述微网系统的运行模式；以及

当所述微网系统的运行模式为并网模式时，所述双向换流装置获取所述电网的当前功率，并根据预设功率与所述电网的当前功率之间的差值和预先设定的PI控制方式自动对所述双向换流装置的输出功率进行调节；

其中，当所述微网系统的运行模式为并网模式时，如果负载功率小于等于所述双向换流装置的额定输出功率时，所述微网系统为所述负载供电，如果负载功率大于所述双向换流装置的额定输出功率时，所述微网系统为所述负载供电，同时所述电网为所述负载进行补足供电。

11.如权利要求10所述的微网系统的运行控制方法，其特征在于，所述开关组件包括第三开关，其中，所述根据所述开关组件和所述第一开关的通断状态控制所述微网系统的运行模式具体包括：

在所述第三开关导通时，通过所述双向换流装置控制所述第一开关导通，并控制所述微网系统以所述并网模式运行；以及

在所述第三开关关断时，通过所述双向换流装置控制所述第一开关关断，并控制所述微网系统以离网模式运行。

12.如权利要求11所述的微网系统的运行控制方法，其特征在于，所述负载包括第一负载，所述开关组件还包括第四开关，其中，所述根据所述开关组件和所述第一开关的通断状态控制所述微网系统的运行模式具体包括：在所述第一开关、所述第三开关和第四开关均导通时，控制所述微网系统以并网模式为所述第一负载供电。

13.如权利要求12所述的微网系统的运行控制方法，其特征在于，所述至少一个负载还包括第二负载，所述第一负载的功率大于所述第二负载的功率，所述开关组件包括第五开关至第七开关，其中，所述根据所述开关组件和所述第一开关的通断状态控制所述微网系统的运行模式具体包括：

在所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关和第六开关均导通时，控制所述微网系统以并网模式为所述第二负载供电；

在所述第一开关、所述第三开关、所述第六开关和所述第七开关均导通时，控制所述微网系统以并网模式为所述第二负载供电；以及

在所述第一开关和所述第三开关关断、所述第六开关和所述第七开关导通时，控制所述微网系统以离网模式为所述第二负载供电。

14.如权利要求10所述的微网系统的运行控制方法，其特征在于，所述微网系统还包括第二开关和所述开关组件还包括第八开关，所述第八开关与外部逆变器相连，其中，所述微网系统的运行控制方法还包括：

获取所述电池的电量，并获取所述至少一个负载的功率；

当所述第八开关根据用户的指令导通时，控制所述第二开关导通，并控制所述外部逆变器为所述至少一个负载和/或所述电池供电。