CN110867847A - 一种直流微电网系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于微电网技术领域，提供了一种直流微电网系统，该直流微电网系统包括直流母线和连接在直流母线上的两个以上的直流变换单元，还包括不间断电源；不间断电源的输入端与外部电源连接，用于接收所述外部电源的供电；不间断电源的输入端还与直流母线连接，用于在外部电源异常时接收所述直流母线的供电；不间断电源的输出端与所述两个以上的直流变换单元分别连接，用于为所述两个以上的直流变换单元提供工作电源。本发明能够降低直流微电网系统的失效概率，提高直流微电网系统的可靠性。

Description

一种直流微电网系统

技术领域

本发明属于微电网技术领域，尤其涉及一种直流微电网系统。

背景技术

微电网(Micro-Grid)也称微网，是一种小型发配电系统，可用于实现对负荷的多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式。发展和建设微电网，有利于促进传统电网向智能电网过渡。

目前的直流微电网，通常包括变流器、逆变器等多个直流变换单元，用于连接微电网的直流母线与各分布式单元，例如，微电网中连接储能单元和直流母线的直流变换单元为双向储能变流器，微电网中连接分布式光伏电源与直流母线的直流变换单元为光伏逆变器。

然而，由于直流微电网系统主要是依靠这些直流变换单元的相互配合进行工作，当其中某个直流变换单元失效时，可能会导致整个微电网系统不稳定，甚至崩溃。可见，在微电网系统配置的直流变换单元较多时，微电网系统的失效概率会成倍增加，影响了微电网系统的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种直流微电网系统，旨在解决现有技术中的微电网系统在配置的直流变换单元较多时，微电网系统的失效概率高影响其可靠性的问题。

本发明实施例提供了一种直流微电网系统，包括直流母线和连接在直流母线上的两个以上的直流变换单元，还包括不间断电源；

不间断电源的输入端与外部电源连接，用于接收外部电源的供电，不间断电源的输入端还与直流母线连接，用于在外部电源异常时接收直流母线的供电；不间断电源的输出端与两个以上的直流变换单元分别连接，用于为两个以上的直流变换单元提供工作电源。

优选地，直流微电网系统还包括集中控制器，不间断电源的输出端还与集中控制器连接，用于为集中控制器提供工作电源。

优选地，直流微电网系统还包括直流充电桩；不间断电源的输出端还与直流充电桩连接，用于为直流充电桩提供工作电源。

优选地，直流微电网系统还包括储能单元；不间断电源的输入端还与储能单元连接，用于当外部电源的供电出现异常时，接收直流母线或储能单元的供电。

优选地，直流变换单元包括储能双向变流器，储能双向变流器连接储能单元与直流母线。

优选地，储能双向变流器为直流变流器。

优选地，直流微电网还包括分布式电源，分布式电源包括光伏发电单元，直流变换单元还包括光伏逆变器，光伏逆变器为连接光伏发电单元与直流母线的逆变器。

优选地，直流变换单元还包括交流负荷逆变器，交流负荷逆变器为用于连接直流母线与直流微电网系统的本地交流负荷的逆变器。

优选地，交流负荷逆变器还连接有交流变流器，不间断电源的输出端还与交流变流器连接，用于为交流变流器提供工作电源。

优选地，不间断电源的功率为2千瓦。

本发明与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明通过为直流微电网系统配备不间断电源，不间断电源的输出端与直流微电网系统中的两个以上的直流变换单元分别连接，可以为两个以上的直流变换单元提供不间断的工作电源，改善了现有技术中各直流变换单元各自独立连接外部供电失效概率高的问题；另外，不间断电源的输入端分别连接外部电源和直流母线，在外部供电异常时还可以接收微电网系统的直流母线的供电。可见，本发明能够减少直流微电网系统的直流变换单元的失效概率，从而有效提高直流微电网系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种微电网系统的一个组成示意图；

图2是本发明实施例提供的一种微电网系统的另一个组成示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

实施例1：

如图1所示，其示出了本发明实施例提供的一种微电网系统的组成示意图，详述如下：

一种直流微电网系统100，包括直流母线110和连接在直流母线110上的两个以上的直流变换单元，本实施例中，图1中示出了两个直流变换单元，即直流变换单元131和直流变换单元132。

在本发明实施例中，直流变换单元可以为直流变流器、交流变流器、逆变器、整流器等电力变换器件。用于连接微电网系统的直流母线与微电网系统的各个分布式单元，为各个分布式单元与直流母线提供能量转换的功能。

示例性的，直流变换单元可以为连接直流母线和微电网系统的储能单元的储能双向变流器(Power Conversion System，PCS)。储能双向变流器可控制储能单元的蓄电池的充电和放电过程，并进行交直流的变换，在微电网系统的各分布式电源供电异常时，可以直接为其交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。其控制单元通过通讯接收后台控制指令控制变流器对电池进行充电或放电，实现对微电网系统的有功功率及无功功率的调节。其控制单元还可以获取蓄电池的状态信息，实现对蓄电池的保护性充放电，确保电池运行安全。

在本发明实施例中，直流微电网系统100还包括不间断电源(UninterruptiblePower Supply，UPS)120。不间断电源120的输入端与外部电源连接，用于接收外部电源的供电输入。不间断电源120的输入端还与微电网系统100的直流母线120连接，用于在外部供电异常时接收直流母线120的供电。比如在外部供电的电压、电流异常时断开外部供电，接收直流母线120的供电，从而提高不间断电源的持续供电能力。

在本发明实施例中，对于直流微电网系统，可以选用小功率的不间断电源，例如功率为2千瓦的不间断电源。

在本发明实施例中，不间断电源120的输出端与两个以上的直流变换单元分别连接，用于为该两个以上的直流变换单元提供工作电源，由于不间断电源120能够提供可靠的持续供电，并且可以对电压过高或电压过低都能提供保护，从而可以有效减少直流变换单元因供电异常，例如断电、电压过高或电压过低等异常而导致的失效。

在一些应用场景中，直流微电网系统100还包括另外的直流变换单元，例如上述的变流器、整流器或逆变器。不间断电源120的输出端可以分别连接这些另外的直流变换单元，为其提供工作电源，保障其稳定运行。

由上可知，本发明通过为直流微电网系统配备不间断电源，不间断电源的输出端与直流微电网系统中的两个以上的直流变换单元分别连接，可以为两个以上的直流变换单元提供不间断的工作电源，改善了现有技术中各直流变换单元各自独立连接外部供电失效概率高的问题；另外，不间断电源的输入端分别连接外部电源和直流母线，在外部供电异常时还可以接收微电网系统的直流母线的供电。可见，本发明能够减少直流微电网系统的直流变换单元的失效概率，从而有效提高直流微电网系统的可靠性。

实施例2：

如图2所示，其示出了本发明实施例提供的一种微电网系统的另一个组成示意图，详述如下：

如图2所示，一种直流微电网系统200，包括直流母线210和连接在直流母线210上的两个以上的直流变换单元，直流变换单元包括储能双向变流器231、储能双向变流器232、光伏逆变器241以及交流负荷逆变器251。这些直流变换单元分别用于连接不同的微电网系统的分布式单元或者负荷，为微电网系统的正常运行提供支撑。

在本发明实施例中，直流微电网系统200还包括不间断电源(UninterruptiblePower Supply，UPS)220和储能单元230。不间断电源220的输入端与外部电源连接，用于接收外部电源的供电输入。不间断电源220的输入端还与微电网系统200的直流母线220和储能单元230分别连接，用于当外部电源的供电输入出现异常时，接收直流母线210或储能单元230的供电。也即，不间断电源220配置有三个供电输入，外部电源供电、直流母线210的供电以及储能单元230的供电，这样，在外部电源供电异常时，可以切换到直流母线210的供电或储能单元230的供电，这样可以进一步提高不间断电源220的可持续供电能力和可靠性。

在本发明实施例中，对于直流微电网系统，可以选用小功率的不间断电源，例如功率为2千瓦的不间断电源。

在一个可选实施方式中，直流微电网系统200还包括集中控制器250。集中控制器250分别与微电网系统的各功能单元，如各直流变换单元，以有线或无线的方式连接(图2中对于集中控制器250与各功能单元的连接关系未予以示出，可以参考现有技术)，实现对微电网系统中的各功能单元的控制。例如，集中控制单元可以集成黑启动、无缝切换、功率预测、运行优化控制与能效管理等功能模块。集中控制器250是直流微电网系统200的运行控制中心。不间断电源120的输出端与集中控制器250连接，用于为集中控制器250提供工作电源，以保障集中控制器250的稳定运行。

在一个可选实施方式中，如图2所示，直流微电网系统200还包括直流充电桩260。不间断电源220的输出端还与直流充电桩260连接，为直流充电桩260提供工作电源，以保障直流充电桩260的稳定运行。

在一个可选实施方式中，如图2所示，上述的两个以上的直流变换单元可以是储能双向变流器(例如图2中的储能双向变流器231和储能双向变流器232)，该储能双向变流器为连接储能单元230与直流母线210的直流变流器。储能双向变流器(Power ConversionSystem，PCS)是用来控制储能单元230的蓄电池的充电和放电过程，并进行交直流的变换，在微电网系统的各分布式电源供电异常时，可以直接为其交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。其控制单元通过通讯接收后台控制指令控制变流器对电池进行充电或放电，实现对微电网系统的有功功率及无功功率的调节。其控制单元还可以获取蓄电池的状态信息，实现对蓄电池的保护性充放电，确保电池运行安全。

现有技术中的各储能双向变流器是分别独立连接外部供电的，这样一来，任一个外部供电发生异常，就会导致与其连接的储能双向变流器发生故障(比如停止工作)，进而会影响储能单元与直流母线的能量转换，导致直流微电网系统失效。本发明通过不间断电源为各储能双向变流器提供稳定可靠的供电，保障其正常工作，即便外部供电出现异常，不间断电源的蓄电池以及不间断电源的备用外部供电(直流母线供电或储能单元供电)仍会向不间断电源提供电力保障，大大降低了储能双向变流器的失效概率，提高了直流微电网系统的可靠性。

在一个可选实施方式中，如图2所示，直流微电网200的分布式电源包括光伏发电单元240，光伏发电单元240通过光伏逆变器241连接直流母线210，不间断电源220的输出端还可以连接光伏逆变器241，为光伏逆变器241提供稳定可靠的工作电源保障。

在一个可选实施方式中，如图2所示，上述的两个以上的直流变换单元还包括交流负荷逆变器251，交流负荷逆变器251为用于连接直流母线210与直流微电网系统210的本地交流负荷的逆变器；不间断电源220的输出端还可以连接交流负荷逆变器251，为交流负荷逆变器251提供稳定可靠的工作电源保障。

在一个可选实施方式中，如图2所示，交流负荷逆变器251还连接有交流变流器252，实现对交流负荷逆变器251输出的交流电流进行变流调整。不间断电源220的输出端还与交流变流器252连接，用于为交流变流器252提供工作电源。

由上可知，本发明通过为直流微电网系统配备不间断电源，不间断电源的输出端与直流微电网系统中的两个以上的直流变换单元分别连接，可以为两个以上的直流变换单元提供不间断的工作电源，改善了现有技术中各直流变换单元各自独立连接外部供电失效概率高的问题；另外，不间断电源的输入端分别连接外部电源、直流母线和储能单元，在外部供电异常时还可以接收微电网系统的直流母线或储能单元的供电，进而为各直流变换单元提供稳定可靠的工作电源保障。可见，本发明能够减少直流微电网系统的直流变换单元的失效概率，有效提高直流微电网系统的可靠性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流微电网系统，其特征在于，包括直流母线和连接在所述直流母线上的两个以上的直流变换单元；

所述直流微电网系统还包括不间断电源；

所述不间断电源的输入端与外部电源连接，用于接收所述外部电源的供电；

所述不间断电源的输入端还与所述直流母线连接，用于在所述外部电源异常时接收所述直流母线的供电；

所述不间断电源的输出端与所述两个以上的直流变换单元分别连接，用于为所述两个以上的直流变换单元提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的直流微电网系统，其特征在于，所述直流微电网系统还包括集中控制器；

所述不间断电源的输出端与所述集中控制器连接，用于为所述集中控制器提供工作电源。

3.根据权利要求1所述的直流微电网系统，其特征在于，所述直流微电网系统还包括直流充电桩；

所述不间断电源的输出端与所述直流充电桩连接，用于为所述直流充电桩提供工作电源。

4.根据权利要求1至3任一项所述的直流微电网系统，其特征在于，所述直流微电网系统还包括储能单元；

所述不间断电源的输入端与所述储能单元连接，用于当所述外部电源的供电出现异常时，接收所述直流母线或所述储能单元的供电。

5.根据权利要求4所述的直流微电网系统，其特征在于，所述直流变换单元包括储能双向变流器，所述储能双向变流器连接所述储能单元与所述直流母线。

6.根据权利要求5所述的直流微电网系统，其特征在于，所述储能双向变流器为直流变流器。

7.根据权利要求6所述的直流微电网系统，其特征在于，还包括分布式电源，所述分布式电源包括光伏发电单元，所述直流变换单元还包括光伏逆变器，所述光伏逆变器为连接所述光伏发电单元与所述直流母线的逆变器。

8.根据权利要求6所述的直流微电网系统，其特征在于，所述直流变换单元还包括交流负荷逆变器，所述交流负荷逆变器为用于连接所述直流母线与所述直流微电网系统的本地交流负荷的逆变器。

9.根据权利要求8所述的直流微电网系统，其特征在于，所述交流负荷逆变器还连接有交流变流器，所述不间断电源的输出端还与所述交流变流器连接，用于为所述交流变流器提供工作电源。

10.根据权利要求1至3任一项所述的直流微电网系统，其特征在于，所述不间断电源的功率为2千瓦。

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