CN112117755B - 直流微网控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光伏技术领域，提供了直流微网控制系统及其控制方法，该直流微网控制系统包括：第一供电单元，包括第一光伏模块和第一转换模块，第一光伏模块和第一转换模块相连接，第一转换模块与主控单元相连接；第二供电单元，包括第二光伏模块和第二转换模块，第二光伏模块和第二转换模块相连接，第二转换模块与主控单元相连接；母联开关单元分别与第一光伏模块、第二光伏模块和主控模块相连接。本发明实施例提供的第一供电单元和第二供电单元互为补充备用电源，通过控制母联开关能够确保两类直流负载的供电可靠性，还能够针对不同类型直流负载的用电峰谷差异，进行负荷跟踪和输出负荷校平，实现了能源有效利用，增强了直流微网的柔性控制。

Description

直流微网控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种直流微网控制系统及其控制方法。

背景技术

随着社会发展，人类活动对能源的需求也在发生变化。新一轮能源革命在全球蓬勃兴起，实现能源可持续供应和应对气候变化是各国共同的使命。为了推动能源发展从总量扩张转向提质增效，在我国能源消耗量持续上升的过程中，清洁低碳和终端电气化是重要的趋势和特征。研究预计，未来三十年，可再生能源占一次能源的比重、电能在终端能源消费中的比重指标将持续大幅提升。其中，分布式直流微电网是大规模可再生能源接入能源系统中的重要应用形式。因此发展具有系统增效功能的“光储充”可再生能源微电网，用于建筑负荷供电以及电动汽车充电，是实现建筑、交通电气化与能源低碳化的发展交叉点。

与交流微网相比，直流微网在系统效率、可靠运行、电能质量等方面有着明显优势。但光能、风能等可再生能源具有波动性和随机性，建筑与交通用电负荷也存在峰谷差，具有一定的波动性，所以电源与负荷之间存在时间和数量上的不匹配。在现有技术中，针对直流微网的控制中比较单一，无法根据实际情况进行调整。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种直流微网控制系统及其控制方法，旨在解决现有技术中对直流微网的控制比较单一，无法根据实际情况进行调整的问题。

本发明是这样实现的，一种直流微网控制系统，包括第一供电单元、第二供电单元、母联开关单元和主控单元；

所述第一供电单元，包括第一光伏模块和第一转换模块，所述第一光伏模块和所述第一转换模块相连接，所述第一转换模块与所述主控单元相连接；

所述第二供电单元，包括第二光伏模块和第二转换模块，所述第二光伏模块和所述第二转换模块相连接，所述第二转换模块与所述主控单元相连接；

所述母联开关单元分别与所述第一光伏模块、所述第二光伏模块和所述主控模块相连接。

进一步地，所述第一转换模块包括若干第一开关、若干第一DC/DC转换模块和若干第一用电设备；所述第一用电设备包括第一充电桩和第一储能模块；

所述第一开关与所述第一DC/DC转换模块一一对应；

所述第一DC/DC转换模块与所述第一用电设备一一对应；

所述第一开关分别与所述第一光伏模块、所述第一DC/DC转换模块和所述主控单元相连接。

进一步地，所述第二转换模块包括若干第二开关、若干第二DC/DC转换模块和若干第二用电设备；所述第二用电设备包括第一负载和第二储能模块；

所述第二开关与所述第二DC/DC转换模块一一对应；

所述第二DC/DC转换模块与所述第二用电设备一一对应；

所述第二开关分别与所述第二光伏模块、所述第二DC/DC转换模块和所述主控单元相连接。

进一步地，所述母联开关单元包括母联开关和母联电压转换模块；

所述母联开关和所述母联电压转换模块串联于所述第一光伏模块和所述第二光伏模块之间；

所述母联开关和所述母联电压转换模块分别与所述主控单元相连接。

进一步地，还包括逆变单元；

所述逆变单元分别与所述第一供电单元、所述第二供电单元和所述主控单元相连接。

本发明实施例还提供了上述所述的直流微网控制系统的控制方法，包括：

主控单元获取第一用电设备和第二用电设备的状态信息；

所述主控单元根据所述第一用电设备和所述第二用电设备的状态信息，控制母联开关单元的导通或断开，其中：

在所述第一用电设备和所述第二用电设备均处于第一状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关断开；

在所述第一用电设备处于第一状态，所述第二用电设备处于第二状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关导通，并控制所述母联开关中的母联电压转换模块处于第一工作状态，以使所述第二供电单元向所述第一供电单元供电；

在所述第一用电设备处于第二状态，所述第二用电设备处于第一状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关导通，并控制所述母联电压转换模块处于第二工作状态，以使所述第一供电单元向所述第二供电单元供电。

进一步地，所述第一光伏模块、所述第一转换模块和所述母联开关单元通过第一直流母线连接，所述第二光伏模块、所述第二转换模块和所述母联开关单元通过第二直流母线连接，所述控制方法还包括：

所述第一光伏模块控制所述第一直流母线的电压值在第一预设值，且所述第二光伏模块控制所述第二直流母线的电压值在第二预设值，所述第一预设值和所述第二预设值相等。

进一步地，所述控制方法还包括：

所述第一直流母线处于第一电压范围时，所述第一光伏模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第一电压范围，所述第一供电单元的第一储能模块工作于限流模式，所述第一供电单元的第一充电桩工作于超级快充模式；

所述第一直流母线处于第二电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第二电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于超级快充模式；

所述第一直流母线处于第三电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第三电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于慢充模式；

所述第一直流母线小于第四电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第四电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于禁止充电模式。

进一步地，所述控制方法还包括：

所述第二直流母线处于第五电压范围时，所述第二光伏模块控制所述第二直流母线的电压保持在所述第五电压范围，所述第二供电单元的第二储能模块工作于限流模式；

所述第二直流母线处于第六电压范围时，所述第二储能模块控制所述第二直流母线的电压保持在所述第六电压范围，所述第二光伏模块工作于最大功率输出模式。

进一步地，所述控制方法还包括：

所述主控单元在检测到所述第一用电单元中的第一用电设备处于第二状态，且所述第二用电单元中的第二用电设备处于第二状态时，激活逆变单元，以使所述第一光伏模块和所述第二光伏模块产生的电能经过所述逆变单元的逆变转换后并入外部电网。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明实施例提供的直流微网控制系统包括第一供电单元、第二供电单元、母联开关单元和主控单元，该第一供电单元包括第一光伏模块和第一转换模块，该第二供电单元包括第二光伏模块和第二转换模块，该主控单元获取该第一转换单元中的第一用电设备和该第二转换单元中的第二用电设备的状态信息，根据该状态信息控制该母联开关单元中的母联开关的关断和母联电压转换模块的工作状态，以实现直流微网的灵活调整。本发明实施例提供的直流微网控制系统中的第一供电单元和第二供电单元互为补充备用电源，通过控制母联开关能够确保两类直流负载的供电可靠性，本发明实施例能够针对不同类型直流负载的用电峰谷差异，进行负荷跟踪和输出负荷校平，实现了能源有效利用，增强了直流微网的柔性控制。

附图说明

图1是本发明实施例提供的直流微网控制系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的直流微网控制系统的控制方法的流程图；

图3是本发明另一实施例提供的直流微网控制系统的控制方法的流程图；

图4是本发明再一实施例提供的直流微网控制系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例面向电动汽车充电装置提出一种光储充式的直流微网控制系统，该直流微网控制系统包括第一供电单元和第二供电单元，该第一供电单元和该第二供电单元分别以直流母线为控制中心，利用直流单母线分段的运行方式，通过控制母联开关以及各负载开关的开通关闭，辅以合理有效的控制策略，动态调整直流母线电压，进而维持电源、负荷之间的能量供需平衡。该第一供电单元和该第二供电单元互为补充备用电源，确保该第一供电单元和第二供电单元中的各直流负载或者各供电设备的供电可靠性。同时，针对不同类型直流负载的用电峰谷差异，进行负荷跟踪和输出负荷校平，实现了能源有效利用，增强了直流微网的柔性控制。

图1示出了本发明实施例提供的直流微网控制系统，包括第一供电单元100、第二供电单元200、母联开关单元300和主控单元400；

第一供电单元100，包括第一光伏模块101和第一转换模块102，第一光伏模块101和第一转换模块102相连接，第一转换模块102与主控单元400相连接；

第二供电单元200，包括第二光伏模块201和第二转换模块202，第二光伏模块201和第二转换模块202相连接，第二转换模块202与主控单元400相连接；

母联开关单元300分别与第一光伏模块101、第二光伏模块201和主控模块400相连接。

具体地，在本发明实施例中，该第一转换模块102包括若干第一开关1021、若干第一DC/DC转换模块1022和若干第一用电设备1023；该第一用电设备1023包括第一充电桩和第一储能模块；第一开关1021与第一DC/DC转换模块1022一一对应；第一DC/DC转换模块1022与第一用电设备1023一一对应；第一开关1021分别与第一光伏模块101、第一DC/DC转换模块1022和主控单元400相连接。

该第二转换模块202包括若干第二开关2021、若干第二DC/DC转换模块2022和若干第二用电设备2023；第二用电设备2023包括第一负载和第二储能模块；第二开关2021与第二DC/DC转换模块2022一一对应；第二DC/DC转换模块2022与第二用电设备2023一一对应；第二开关2021分别与第二光伏模块201、第二DC/DC转换模块2022和主控单元400相连接。

母联开关单元300包括母联开关K0和母联电压转换模块301；

母联开关K0和母联电压转换模块301串联于第一光伏模块101和第二光伏模块201之间；母联开关K0和母联电压转换模块301分别与主控单元400相连接。

参照图1，该第一光伏模块101、第一转换模块102和母联开关单元300通过第一直流母线L1连接，该第二光伏模块201、第二转换模块202和母联开关单元300通过第二直流母线L2连接，该第一用电设备1023包括第一充电桩和第一储能模块，该第一充电桩可以包括若干为电动车充电的电动汽车充电桩1、电动汽车充电桩2、电动汽车充电3等，该第一储能模块可以是大容量的蓄电池或者其他储能设备，该第二用电设备2023包括第一负载和第二储能模块，该第一负载可以包括直流空调负载、直流照明负载和其他直流复杂，该第二储能模块可以是蓄电池或者其他储能设备。该第一转换模块102中的第一开关1021与第一DC/DC转换模块1022一一对应，第一DC/DC转换模块1022和第一用电设备103一一对应，如图1所示，第一开关1021、第一DC/DC转换模块1022和电动汽车充电桩1作为第一用电支路，第一开关1021、第一DC/DC转换模块1022和电动汽车充电桩2作为第二用电支路，第一开关1021、第一DC/DC转换模块1022和第一储能模块作为第三用电支路，若干该第一开关1031和该第一光伏模块1011通过第一直流母线L1连接，同时该第一直流母线L1与该母联开关单元300连接。

该第二转换模块202中的第二开关2021与第二DC/DC转换模块2022一一对应，第二DC/DC转换模块2022和第二用电设备203一一对应，如图1所示，第二开关2021、第二DC/DC转换模块2022和直流空调负载作为第四用电支路，第二开关2021、第二DC/DC转换模块2022和直流照明负载作为第五用电支路，第二开关2021、第二DC/DC转换模块2022和其他直流负载作为第六用电支路，第二开关2021、第二DC/DC转换模块2022和第二储能模块作为第七用电支路，若干该第二开关2031和该第二光伏模块201通过第二直流母线L2连接，同时该第二直流母线L2与该母联开关单元300连接。

如图1所示，第一供电单元100和第二供电单元200在母联开关单元300断开的情况均作为独立的工作单元，该第一供电单元100中的第一光伏模块101在正常工作状态下，将光能转化为电能，第一光伏模块101光电转化得到的电能经过第一DC/DC转换模块转换成预设电压的电能后传输给第一用电设备中的第一储能模块进行电能存储，或者传输给电动汽车充电桩作为充电电源，当第一光伏模块101转化得到的电能无法满足电动汽车充电桩的充电需求时，第一储能模块将按照预设供电策略，为电动汽车充电桩供电。该第二供电单元200的工作原理与该第一供电单元100的相似，该第二光伏模块201在正常状态下，将光能转化为电能，第二光伏模块201转化得到的电能经过第二DC/DC转换模块转换成预设电压的电能后传输给第二用电设备中的第二储能模块进行电能存储，或者传输给直流空调负载等直流负载作为供电电源，当第二光伏模块201转化得到的电能无法满足直流负载的用电需求时，第二储能模块将按照预设供电策略，为直流负载供电。

具体地，为了更好地实现对第一光伏模块101和第二光伏模块201的控制，在如图1所示中，该第一光伏模块101包括第一光伏转换模块1011和第一MPPT（Maximum PowerPoint Tracking，最大功率点跟踪）控制器1012，该第一MPPT控制器1012分别与该第一光伏转换模块1011和主控单元400相连接（图1中未示出）；该第二光伏模块201包括第二光伏转换模块2011和第二MPPT控制器2012，该第二MPPT控制器2012分别与该第二光伏转换模块2011和该主控单元400相连接（图1中未示出）。该第一光伏转换模块1011和该第二光伏转换模块1021包括太阳能板，该太阳能板用于进行光电转换，该第一MPPT控制器1012或者该第二MPPT控制器2012用于实时侦测该太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使实现该太阳能板的最大功率输出。在本发明实施例中，该第一MPPT控制器1012和第二MPPT控制器2012均与主控单元400相连接，该第一MPPT控制器1012和第二MPPT控制器在该主控单元400的控制下实现对该第一光伏转换模块1011和第二光伏转换模块2012的输出功率的控制。

在母联开关单元300闭合导通的情况下，第一供电单元100和第二供电单元200互为彼此的备用电源，主控单元400根据第一供电单元100和第二供电单元200中各用电设备的情况，控制母联开关单元300中的母联电压转换模块301的工作状态，以使第一供电单元100为第二供电单元200供电，或者使第二供电单元200为第一供电单元100供电。

本发明实施例提供的直流微网控制系统，在实际应用中，能够维持了电源（如第一光伏模块或第二光伏模块）、负荷（电动汽车充电桩或者直流负载）之间的能量供需平衡；同时，通过直流母线分段措施，使得第一供电单元和第二供电单元互为备用电源，确保了直流负载的供电可靠性。同时，针对不同类型直流负载的用电峰谷差异，进行负荷跟踪和输出负荷校平， 实现了能源有效利用，增强了直流微网的柔性控制。在本发明实施例中，为了简化连接关系，实现连线简单简洁，仅描述了主控单元与第一供电单元中的第一开关、第二供电单元中的第二开关、母联开关单元中的母联开关和母联电压转换模块具有连接关系，但是在实际应用中，为了实现更精准细化的控制，主控单元还可以跟第一供电单元中的第一DC/DC转化模块相连接，或者与第一供电单元的第一光伏模块相连接，以实现在第一开关导通的情况下，主控单元控制第一DC/DC转换模块的转换效率及转换的电压值，或者主控单元控制该第一光伏模块的工作状态。

具体地，图2示出了本发明实施例提供的直流微网控制系统的控制方法，包括：

S100，主控单元获取第一用电设备和第二用电设备的状态信息。

在本实施例中，主控单元可以与第一供电单元中的第一用电设备和第二供电单元中的第二用电设备直接连接，以获取该第一用电设备或者该第二用电设备的状态信息，该主控单元也可以与该第一供电单元中的第一开关和该第二供电单元中的第二开关相连接，该主控开关根据该第一开关或者第二开关的关断情况等获取该第一用电设备或者该第二用电设备的状态信息。在本步骤中，主控单元获取该第一用电设备和该第二用电设备的状态信息，以供后续步骤使用。具体地址，该第一用电设备和第二用电设备的状态包括第一状态和第二状态，在第一状态下，该第一用电设备中的第一充电桩处于为电动汽车充电的状态或者该第一储能模块处于蓄电状态，该第二用电设备中的第一负载处于电能消耗状态或者该第二储能模块处于蓄电状态。在第二状态下，该第一用电设备或者该第二用电设备均无用电需求。

S200，所述主控单元根据所述第一用电设备和所述第二用电设备的状态信息，控制母联开关单元的导通或断开，其中：

S201，在所述第一用电设备和所述第二用电设备均处于第一状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关断开。

在本步骤中，若主控单元确定该第一用电设备和第二用电设备均处于第一工作状态，即该主控单元确定该第一用电设备和该第二用电设备均处于用电的情况，则该主控单元控制该母联开关单元中的母联开关断开，使得该第一供电单元和第二供电单元均处于独立的状态，该第一供电单元中的第一光伏模块为该第一用电设备供电，该第二供电单元中的第二光伏单模块为该第二用电设备供电。

S202，在所述第一用电设备处于第一状态，所述第二用电设备处于第二状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关导通，并控制所述母联开关中的母联电压转换模块处于第一工作状态，以使所述第二供电单元向所述第一供电单元供电。

在本步骤中，主控单元若确定该第一用电设备处于需要用电的第一状态，而该第二用电设备处于无用电需求的第二状态时，则该主控单元将控制该母联开关单元中的母联开关闭合导通，并控制该母联开关单元中的母联电压转换模块处于第一工作状态，在第一工作状态下，该母联电压转换模块对该第二供电单元输出的电能进行转换，得到满足第一供电单元供电要求的电能并通过闭合的母联开关输送给第一供电单元，以使实现该第二供电单元向该第一供电单元供电的目的。具体地，该母联电压转换模块为双向转换模块，更具体地，该母联电压转换模块为DC/DC双向转换模块，其能够根据需求进行双向的DC/DC转换。

S203，在所述第一用电设备处于第二状态，所述第二用电设备处于第一状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关导通，并控制所述母联开关中的母联电压转换模块处于第二工作状态，以使所述第一供电单元向所述第二供电单元供电。

在本步骤中，若第一供电单元中的第一用电设备无用电需求，即该第一用电设备处于第二状态，而该第二供电单元中的第一用电设备有用电需求，即该第二用电设备处于第一状态，则该主控单元将导通该母联开关，并控制该母联电压转换模块处于第二工作状态，在第二工作状态下，该母联电压转换模块将该第一供电单元输出的电能进行转换，得到满足第二供电单元供电要求的电能并通过闭合的母联开关输送给第二供电单元，以使实现该第一供电单元向该第二供电单元供电的目的。

通过本发明实施例，能够根据第一供电单元和第二供电单元中各用电设备的状态信息灵活调整母联开关的导通和断开，实现电能的灵活调整，避免光伏模块产生的电能的浪费。

在本发明的其他实施例中，所述第一光伏模块、所述第一转换模块和所述母联开关单元通过第一直流母线连接，所述第二光伏模块、所述第二转换模块和所述母联开关单元通过第二直流母线连接，该直流微网控制系统的控制方法还包括：

所述第一光伏模块控制所述第一直流母线的电压值在第一预设值，且所述第二光伏模块控制所述第二直流母线的电压值在第二预设值，所述第一预设值和所述第二预设值相等。

具体地，在本实施例中，将第一直流母线和第二直流母线的电压值稳定在相同的电压值，能够方便后续进行供电切换，即方便第一供电单元和第二供电单元向彼此供电。在其他实施例中，除了通过第一光伏模块和第二光伏模块分别控制第一直流母线和第二直流母线的电压稳定在预设值外，还需要在光伏模块的转换电能无法满足的时候，通过储能模块控制直流母线的电压，如在第一光伏模块输出的电能无法满足稳定第一直流母线的电压时，主控单元可以释放第一储能模块的电能，以达到稳定第一直流母线电压的目的。第二供电单元的稳定策略与第一供电单元相似。

在本发明的其他实施例中，该直流微网控制系统针对第一供电单元和第二供电单元的控制方法还存在一些差异，如图3所示，对第一供电单元的控制方法还包括：

S301，所述第一直流母线处于第一电压范围时，所述第一光伏模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第一电压范围，所述第一供电单元的第一储能模块工作于限流模式，所述第一供电单元的第一充电桩工作于超级快充模式。

在本步骤中，当第一直流母线处于650V~700V的第一电压范围时，该第一光伏模块控制在第一直流母线的电压保持在650V~700V的电压范围内，此时，该第一储能模块工作在限流模式，同时在第一供电单元中的第一用电设备中的电动汽车充电桩工作于超级快充模式。在该超级快充模式下，该电动汽车充电桩能够对接入的电动汽车提供最佳的充电方案，以达到快充的目的。

S302，所述第一直流母线处于第二电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第二电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于超级快充模式。

在本步骤中，当第一直流母线的电压值处于600V~650V的第二电压范围时，由第一储能模块向第一直流母线供电，使得该第一直流母线能够稳定在第二电压范围内，同时该第一光伏模块处于最大功率输出模式，以保证该第一直流母线的电压稳定，此时，电动汽车充电桩仍工作于超级快充模式。

S303，所述第一直流母线处于第三电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第三电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于慢充模式。

在本步骤中，该第三电压范围为550V~600V，在第一直流母线处于该第二电压范围时，该电动汽车充电桩工作于慢充模式，在保证电能供应的同时减少电能的过快消耗造成第一供电单元中其他部分元件的损害。

S304，所述第一直流母线小于第四电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第四电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于禁止充电模式。

在本步骤中，当第一直流母线的电压小于550V时，该电动汽车充电桩将处于禁止充电模式，以进行电能的储能。

本发明的上述实施例能够根据第一供电单元中的第一直流母线的电压值灵活调整第一用电设备的工作状态，以维持电源与负载之间的能量供需平衡。

在本发明实施例中，如图4所示，针对第二供电单元的控制方法包括：

S401，所述第二直流母线处于第五电压范围时，所述第二光伏模块控制所述第二直流母线的电压保持在所述第五电压范围，所述第二供电单元的第二储能模块工作于限流模式。

在本步骤中，第二直流母线处于600V~700V的电压范围时，该第二光伏模块控制该第二直流母线的电压稳定在600V~700V，该第二储能模块工作在限流模式。

S402，所述第二直流母线处于第六电压范围时，所述第二储能模块控制所述第二直流母线的电压保持在所述第六电压范围，所述第二光伏模块工作于最大功率输出模式。

在本步骤中，该第二直流母线处于500V~600V的电压范围时，该第二储能模块控制该第二直流母线的电压稳定在500V~600V，此时该第二光伏模块工作于最大功率输出模式。

在本发明的上述实施例中，能够根据第二供电单元中第二直流母线的电压情况灵活调整第二储能模块和第二光伏模块的工作状态，实现电源与负荷之间的能量供需平衡。

在本发明的其他实施例中，为了避免光伏模块在进行正常光电转化时，用电设备无用电需求造成的电能浪费及实现利润的最大化，本发明实施例提供的直流微网控制系统还包括逆变单元；

所述逆变单元分别与所述第一供电单元、所述第二供电单元和所述主控单元相连接。

具体地，所述控制方法还包括：

所述主控单元在检测到所述第一用电单元中的第一用电设备处于第二状态，且所述第二用电单元中的第二用电设备处于第二状态时，激活逆变单元，以使所述第一光伏模块和所述第二光伏模块产生的电能经过所述逆变单元的逆变转换后并入外部电网。

下面，通过具体的例子来对本申请进行进一步的说明：

本发明实施例依据电动汽车充电桩的充电需求以及建筑内直流负载的需求选取对应的光伏组串和储能系统，第一直流母线和第二直流母线稳定在相同的电压等级（建议600VDC）。在本实施例中，第一开关和第一DC/DC转换模块可以集成在一个DC/DC转换模块中实现开关和转换的功能，第二开关和第二DC/DC转换模块也可以集成在一个DC/DC转换模块中实现各自的开关和转换的功能。母联开关和母联电压转换模块也可以集成在一个母联电压转换模块实现开关和双向转换的功能，该母联电压转换模块为DC/DC双向转换模块。主控单元可以通过微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)实现相应的控制功能。

具体地，MCU通过通讯方式(如RS485串行通讯)对所有DC-DC转换模块进行控制。当第一供电单元中的电动汽车充电桩有充电需求时，母联开关打开，第一直流母线和第二直流母线分列运行，第一供电单元与第二供电单元独立运行。在第一供电单元中的电动汽车充电桩长时间无充电需求，且第一储能模块无蓄电需求，即该第一储能模块已经蓄能100%的情况下，则母联开关闭合，DC/DC双向转换模块向第二直流母线方向为输出状态，第一直流母线和第二直流母线并列运行，第一供电单元和第二供电单元同时为第二直流母线上连接的所有负载供电。

在第二直流母线上连接的直流负载无用电需求，且第二储能模块已无蓄电需求，即该第二储能模块已经蓄能100%的情况下，则母联开关闭合，DC/DC双向转换模块向第一直流母线方向为输出状态，第一直流母线和第二直流母线并列运行，第一供电单元和第二供电单元同时为第一供电单元中的电动汽车充电桩供电。

在本发明实施例中，第一直流母线的母线电压控制方法包括：第一直流母线的母线电压处于650V~700V时，第一光伏模块控制第一直流母线的母线电压，第一储能模块工作于限流模式，电动汽车充电桩处于超级快充模式；第一直流母线的母线电压处于600V~650V时，第一储能模块控制该第一直流母线的母线电压，第一光伏模块工作于最大功率输出模式，电动汽车充电桩处于超级快充模式；第一直流母线的母线电压处于550V~600V时，第一储能模块控制该第一直流母线的母线电压，第一光伏模块工作于最大功率输出模式，电动汽车充电桩处于慢充模式；第一直流母线的母线电压<550V时，第一储能模块控制该第一直流母线的母线电压，该第一光伏模块工作于最大功率输出模式，电动汽车充电桩处于禁止充电模式。

在本实施例中，第二直流母线的母线电压控制方法包括：第二直流母线的母线电压处于600V~700V时，第二光伏模块控制该第二直流母线的母线电压，第二储能模块工作于限流模式；第二直流母线的母线电压处于500V~600V时，第二储能模块控制该第二直流母线的母线电压，第二光伏模块工作于最大功率输出模式。

在其实现过程中，第一供电单元和第二供电单元同时为电动汽车充电桩供电时的控制方法与第一直流母线的母线电压控制方法相同。第一供电单元和第二供电单元同时为第二直流母线所有连接的负载供电时的控制方法与第二直流母线的母线电压控制方法相同。

本发明实施例面向电动汽车充电模块提出一种光储充式的直流微网控制系统，该控制系统以直流母线为控制中心，利用直流母线分段的运行方式，通过控制母联开关以及各负载开关的导通或断开，辅以合理有效的控制方法，动态调整直流母线的母线电压，进而维持电源、负荷之间的能量供需平衡。两套供电单元互为补充备用电源，确保两类直流负载的供电可靠性。同时，针对不同类型直流负载的用电峰谷差异，进行负荷跟踪和输出负荷校平，实现了能源有效利用，增强了直流微网的柔性控制。

本发明实施例提供的光储充式的直流微网控制系统在特殊运行条件下，如光伏发电量充足，且储能模块已经蓄能100%，电动汽车充电桩和第二直流母线上连接的所有负载均无用电需求时，为了不造成电能的浪费，控制系统可以通过逆变单元，将多余的电能并入外部电网。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和模块，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的模块实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种直流微网控制系统及其控制系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种直流微网控制系统的控制方法，所述直流微网控制系统包括第一供电单元、第二供电单元、母联开关单元、主控单元和逆变单元；

所述第一供电单元包括第一光伏模块和第一转换模块，所述第一光伏模块和所述第一转换模块相连接，所述第一转换模块与所述主控单元相连接；

所述第二供电单元包括第二光伏模块和第二转换模块，所述第二光伏模块和所述第二转换模块相连接，所述第二转换模块与所述主控单元相连接；

所述母联开关单元分别与所述第一光伏模块、所述第二光伏模块和所述主控单元相连接；

所述母联开关单元包括母联开关和母联电压转换模块；

所述母联开关和所述母联电压转换模块串联于所述第一光伏模块和所述第二光伏模块之间；

所述母联开关和所述母联电压转换模块分别与所述主控单元相连接；

其中，所述第一光伏模块、所述第一转换模块和所述母联开关单元通过第一直流母线连接，所述第二光伏模块、所述第二转换模块和所述母联开关单元通过第二直流母线连接；

所述第一转换模块包括若干第一开关、若干第一DC/DC转换模块和若干第一用电设备；所述第一用电设备包括第一充电桩和第一储能模块；

所述第一开关与所述第一DC/DC转换模块一一对应；

所述第一DC/DC转换模块与所述第一用电设备一一对应；

所述第一开关分别与所述第一光伏模块、所述第一DC/DC转换模块和所述主控单元相连接；

所述第二转换模块包括若干第二开关、若干第二DC/DC转换模块和若干第二用电设备；所述第二用电设备包括第一负载和第二储能模块；

所述第二开关与所述第二DC/DC转换模块一一对应；

所述第二DC/DC转换模块与所述第二用电设备一一对应；

所述第二开关分别与所述第二光伏模块、所述第二DC/DC转换模块和所述主控单元相连接；

所述逆变单元分别与所述第一供电单元、所述第二供电单元和所述主控单元相连接；

其特征在于，所述控制方法包括：

主控单元获取所述第一用电设备和所述第二用电设备的状态信息；

所述主控单元根据所述第一用电设备和所述第二用电设备的状态信息，控制母联开关单元的导通或断开，其中：

在所述第一用电设备和所述第二用电设备均处于第一状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关断开；

在所述第一用电设备处于第一状态，所述第二用电设备处于第二状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关导通，并控制所述母联开关中的母联电压转换模块处于第一工作状态，以使所述第二供电单元向所述第一供电单元供电；

在所述第一用电设备处于第二状态，所述第二用电设备处于第一状态时，所述主控单元控制所述母联开关单元中的母联开关导通，并控制所述母联电压转换模块处于第二工作状态，以使所述第一供电单元向所述第二供电单元供电；

其中，在所述第一状态下，所述第一用电设备中的第一充电桩处于为电动汽车充电的状态或第一储能模块处于蓄电状态，所述第二用电设备中的第一负载处于电能消耗状态或第二储能模块处于蓄电状态；在所述第二状态下，所述第一用电设备或者所述第二用电设备均无用电需求；

所述第一光伏模块控制所述第一直流母线的电压值在第一预设值，且所述第二光伏模块控制所述第二直流母线的电压值在第二预设值，所述第一预设值和所述第二预设值相等。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述第一直流母线处于第一电压范围时，所述第一光伏模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第一电压范围，所述第一供电单元的第一储能模块工作于限流模式，所述第一供电单元的第一充电桩工作于超级快充模式；

所述第一直流母线处于第二电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第二电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于超级快充模式；

所述第一直流母线处于第三电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第三电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于慢充模式；

所述第一直流母线小于第四电压范围时，所述第一储能模块控制所述第一直流母线的电压保持在所述第四电压范围，所述第一光伏模块工作于最大功率输出模式，所述第一充电桩工作于禁止充电模式。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述第二直流母线处于第五电压范围时，所述第二光伏模块控制所述第二直流母线的电压保持在所述第五电压范围，所述第二供电单元的第二储能模块工作于限流模式；

所述第二直流母线处于第六电压范围时，所述第二储能模块控制所述第二直流母线的电压保持在所述第六电压范围，所述第二光伏模块工作于最大功率输出模式。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述主控单元在检测到所述第一用电设备处于第二状态，且所述第二用电设备处于第二状态时，激活逆变单元，以使所述第一光伏模块和所述第二光伏模块产生的电能经过所述逆变单元的逆变转换后并入外部电网。

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