CN113270894A - 一种基于航天器pcu系统的直流微网组网系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统及控制方法，该系统包含至少两个相互并联的能源子系统，所述能源子系统包含：电源控制器，通过并网控制器与并网母线连接；光伏发电单元、储能单元和负载单元；电源控制器包含：主误差放大器，对电源控制器侧母线电压进行采样，并与设定的电源控制器侧母线电压参考值进行比较，之后通过PI调节器产生主误差放大器信号电压以便调控；接地的顺序开关分流调节器，与光伏发电单元连接；充电控制器和放电控制器。其优点是：该系统将电源控制器、光伏发电单元、储能单元和负载单元等相结合，实现了多个能源子系统之间的互联，形成一种分布式直流微电网架构，解决了多台电源控制器互联的问题。

Description

一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统及控制方法

技术领域

本发明涉及直流微电网控制领域，具体涉及一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统及控制方法。

背景技术

电源控制器作为一个能源自治的电源系统，已经成为航天器中主要的供电单元。电源系统的冗余性和可靠性可以保证航天器的正常运行和任务的顺利实施。采用并网供电技术，可以实现电源系统母线层的冗余保护。在某个电源系统故障时，通过并网供电，将其他电源系统的功率调配给故障电源系统的负载供电，确保关键负载能正常工作，确保任务正常实施。由于并网供电系统的介入，也可以在某一电源系统故障或失效时将故障系统切除，防止故障蔓延，最大限度的保证整个系统的安全。

微电网作为对一定区域范围内的分布式单元有效管理的微型自治供电网络，是解决多个电源系统互联的一种有效的架构形式。由于交流电力系统的广泛应用，微电网技术多数都与交流微电网有关。相较于直流微电网，交流微电网在长距离传输具有显著的优势。但是，当本地负载增多时，长距离传输的需求就会相应减少。同时，随着分布式发电单元和直流负载的发展，直流微电网成为了发电系统中的主要架构。与交流微电网相比，直流微电网以直流传输线通过DC/DC变换器连接分布式发电单元、储能单元和负载，无需逆变和整流环节，降低了成本，同时减少了系统中能量转换次数，提高了系统的运行可靠性和效率；同时由于通过维持直流母线电压的稳定即可实现分布式发电单元与负载之间的能量平衡，直流微电网无需考虑无功功率流动和频率稳定等交流电网中常见的问题。

常用的直流微电网控制策略根据直流母线电压控制策略不同分为主从控制和对等控制。与主从控制相比，对等控制具备高可靠性和即插即用性能，便于系统的扩容。下垂控制是实现对等控制的一种有效方式。由于下垂控制法无需高速通信，更符合微电网“分布”的特征。当系统中存在多台并联运行的DC/DC变换器时，采用下垂控制策略可以维持各变换器之间电流分配。

但是目前一些能源子系统中控制单元较多且控制方式复杂，为了确保能源系统稳定、可靠地运行，适应航天应用的场景，需要提出一种合适的组网系统及控制策略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统及控制方法，该系统将电源控制器、光伏发电单元、储能单元和负载单元等相结合，实现了多个能源子系统之间的互联，形成一种分布式直流微电网架构，解决了多台电源控制器互联的问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统，包含至少两个相互并联的能源子系统，所述能源子系统包含：

电源控制器，其通过并网控制器与并网母线连接；

光伏发电单元，其与所述电源控制器侧母线连接，所述光伏发电单元用于光伏发电；

储能单元，其与所述电源控制器连接；

负载单元，其与所述电源控制器侧母线连接，所述电源控制器调控所在能源子系统内的各单元；

其中，所述电源控制器包含：

主误差放大器，其对电源控制器侧母线电压进行采样，并与设定的电源控制器侧母线电压参考值进行比较，之后通过PI调节器产生主误差放大器信号电压U_MEA以便调控；

顺序开关分流调节器，其一端与电源控制器侧母线连接，另一端与光伏发电单元连接，所述顺序开关分流调节器接地；

充电控制器，其一端与电源控制器侧母线连接，另一端与储能单元连接；

放电控制器，其一端与电源控制器侧母线连接，另一端与储能单元连接。

可选的，所述并网控制器包含正向并网变换器和反向并网变换器，所述并网控制器通过第一开关与电源控制器侧母线连接，所述并网控制器通过第二开关与并网母线连接。

可选的，一种所述基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法，包含：

确定主误差放大器产生的主误差放大器信号的电压范围，设置若干个电压等级判断系数将电压范围划分为若干个不同的电压等级，每个电压等级对应设置一种能源子系统的运行模式，并在每个电压等级下选择能源子系统内的一个单元或变换器对电源控制器侧母线电压进行控制；

计算实际的主误差放大器信号电压u_MEA，根据主误差放大器信号电压u_MEA和多个电压等级判断系数的关系，确认其所属的电压等级和能源子系统的运行模式并进行调控。

可选的，设置五个电压等级判断系数将电压范围划分为五个不同的电压等级。

可选的，主误差放大器信号电压u_MEA为：

u_MEA(s)＝(k_p+1/k_is)(ku_PCU(s)-u_ref)

其中，u_PCU为电源控制器侧母线电压，u_ref为电源控制器侧母线电压参考值，k为电源控制器侧母线电压采样比，k_p为PI调节器的比例放大系数，k_i为PI调节器的积分环节系数，s是一个复数。

可选的，当u_MEA＞a₁时，a₁为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式一的并网状态，顺序开关分流调节器维持电源控制器母线电压的稳定，正向并网变换器控制并网母线电压，光伏发电单元工作在恒压分流模式，储能单元工作在恒压/恒流充电模式，正向并网变换器向并网母线传输能量并工作在变压下垂模式或者限流输出模式，放电控制器和反向并网控制器处于停机状态；

和/或，当a₂＜u_MEA＜a₁时，a₁、a₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式二的并网状态，正向并网变换器维持电源控制器母线电压的稳定，光伏发电单元工作在恒压分流模式，储能单元工作在恒压/恒流充电模式，正向并网变换器向并网母线传输能量并工作在母线电压控制模式，放电控制器、反向并网控制器处于停机状态，此时并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器维持稳定；

和/或，当b₁＜u_MEA＜a₂时，b₁、a₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式三的离网状态，电源控制器母线电压由充电控制器维持稳定，并网控制器处于停机状态，光伏发电单元工作在恒压分流模式，储能单元通过充电控制器维持电源控制器母线电压的稳定，放电控制器不工作，并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器维持稳定；

和/或，当b₂＜u_MEA＜b₁时，b₁、b₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式四的并网状态，反向并网变换器维持电源控制器母线电压的稳定，并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器进行控制，光伏发电单元工作在恒压分流模式，储能单元通过放电控制器工作在放电模式，充电控制器不工作，反向并网变换器从并网母线获取能量，提供至电源控制器侧母线，并工作在母线电压控制模式，正向并网变换器处于停机状态；

和/或，当u_MEA＜b₂时，b₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式五的并网状态，电源控制器侧母线电压由放电控制器维持稳定，并网母线电压由反向并网变换器维持稳定，光伏发电单元和正向并网变换器处于停机状态，储能单元通过放电控制器来维持电源控制器母线电压的稳定，反向并网变换器工作在变压下垂模式或限流输出模式，反向并网变换器与储能单元共同为负载提供能量。

可选的，对光伏发电单元和顺序开关分流调节器的工作状态进行调控包含：

当光伏发电单元工作在恒压分流模式时，顺序开关分流调节器中的MOS管开通，顺序开关分流调节器电路工作在完全分流或PWM模式，光伏发电单元产生的能量在满足负载和并网侧需求后，剩余能量均对地分流；

当光伏发电单元工作在全部直供模式时，顺序开关分流调节器中MOS管关断，光伏发电单元产生的能量恰好满足负载和并网侧需求。

可选的，对储能单元、充电控制器和放电控制器的工作状态进行调控包含：

当储能单元工作在充电模式时，通过电压外环确定充电控制器的工作状态，三个控制外环通过三取一的取小电路后产生电流内环参考信号，并送至电流内环，再产生PWM信号并驱动充电控制器主功率电路开关管进行工作，同时为了防止储能单元过充，加入了保护电路；

当储能单元工作在放电模式时，采用电压外环电流内环的双闭环结构，电流内环输出信号送至PWM信号生成芯片，以生成驱动信号送至放电控制器主功率电路开关管进行工作。

可选的，对并网控制器的工作状态进行调控包含：

根据电源控制器的主误差放大器信号电压U_MEA与电压给定基准值使单一能源子系统的正向并网变换器和反向并网变换器不同时工作，通过电压外环确定并网控制器的工作状态，即变压下垂模式、限流输出模式或电压控制模式，三个控制外环通过三取一取小电路后产生电流内环参考信号，并送至电流内环，之后产生PWM信号并驱动并网控制器主功率电路开关管进行工作。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明的一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统及控制方法中，该系统将电源控制器、光伏发电单元、储能单元和负载单元等相结合，实现了多个能源子系统之间的互联，形成一种分布式直流微电网架构，解决了多台电源控制器互联的问题。

进一步的，本发明的一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法中，在确保电源控制器自身稳定、安全运行的基础上，实现与其他能源子系统的电源控制器之间的互联，并采用下垂控制解决多台电源控制器并网的可扩展性和即插即用性。

附图说明

图1为本发明的一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统示意图；

图2为本发明的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法简要示意图；

图3为本发明的光伏发电单元和顺序开关分流调节器的工作状态调控示意图；

图4(a)为本发明的储能单元充电模式示意图；

图4(b)为本发明的储能单元放电模式示意图；

图5为本发明的并网控制器的工作状态进行调控示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，为本发明的一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统，该系统包含至少两个相互并联的能源子系统，所述能源子系统包含：电源控制器PCU、光伏发电单元SA、储能单元ESS、并网控制器ECC和负载单元。

具体地，所述电源控制器PCU通过并网控制器与并网母线连接，所述光伏发电单元SA与所述电源控制器PCU侧母线连接，所述光伏发电单元SA用于光伏发电；所述储能单元ESS与所述电源控制器PCU连接，所述负载单元与所述电源控制器PCU侧母线连接，所述电源控制器PCU调控所在能源子系统内的各单元。

在本实施例中，所述并网控制器ECC包含正向并网变换器PECC(即图1中的正向变换器)和反向并网变换器NECC(即图1中的反向变换器)，所述并网控制器ECC通过第一开关(K_1-1、K_2-1···K_n-1)与电源控制器PCU侧母线连接，所述并网控制器ECC通过第二开关(K_1-2、K_2-2···K_n-2)与并网母线连接。

其中，所述电源控制器PCU的主电路部分包含：主误差放大器MEA、顺序开关分流调节器S3R、充电控制器BCR和放电控制器BDR。

所述主误差放大器MEA对电源控制器PCU侧母线电压进行采样，并与设定的电源控制器PCU侧母线电压参考值u_ref进行比较，之后通过PI调节器产生主误差放大器信号电压u_MEA以便调控。所述顺序开关分流调节器S3R的一端与电源控制器PCU侧母线连接，其另一端与光伏发电单元SA连接，所述顺序开关分流调节器S3R接地。所述充电控制器BCR一端与电源控制器PCU侧母线连接，另一端与储能单元ESS连接。所述放电控制器BDR一端与电源控制器PCU侧母线连接，另一端与储能单元ESS连接。

由上述可知，电源控制器PCU通过并网控制器ECC连接在同一根公共直流母线上，从而实现多台电源控制器系统即能源子系统之间的互联，构成整个直流微电网系统。图1中K(K_1-1、K_1-2···K_n-1、K_n-2)为并网控制器ECC两侧的开关，当电源控制器PCU或并网控制器ECC发生故障停机，能够及时切除，避免对其他能源子系统产生影响，即根据各单元和变换器的特点确定各单元和变换器的运行模式及工作状态。

本实施方式中，直流微网组网系统的能源子系统中各单元和变换器的具体工作模式如下：光伏发电单元SA工作模式为恒压分流模式和直接输出模式；储能单元ESS通过充电控制器BCR可工作在恒压充电、恒流充电和控制母线电压模式；储能单元ESS通过放电控制器BDR可工作在放电模式；并网控制器ECC可工作在变压下垂模式、限流输出模式和控制母线电压模式。

进一步的，本发明提出了一种所述基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法。根据图1中的直流微网组网系统示意图，对于每个能源子系统，各单元和变换器均连接在同一根公共直流母线上，故可将电源控制器PCU母线电压信息作为系统运行模式切换的判据。当能源子系统运行在不同模式时，能源子系统内部单元和变换器吸收或者发出能量，本发明根据能源子系统内部单元和变换器特点及工作方式，将整个能源子系统的运行模式划分为若干个区间。

根据电源控制器PCU的主误差放大器信号电压u_MEA将整个能源子系统的运行模式划分为若干个区间，不同的运行区间都有作为平衡节点的单元或变换器来稳定电源控制器PCU直流母线电压，确保整个子系统的稳定运行和子系统功率平衡。当参与稳定母线电压的单元发生故障或者进入恒流状态，主误差放大器信号电压u_MEA将上升或者下降，从而平滑过渡到其它运行模式，此时电源控制器PCU母线电压由子系统其他单元或变换器进行控制。

本发明在传统的下垂控制的基础上，将电源控制器PCU的主误差放大器产生的主误差放大器信号电压u_MEA进行采样，得到采样值Δu，并与设定的并网母线电压参考值u_{dc_ref}叠加后，作为并网控制器ECC的给定参考电压信号，再与并网母线电压采样值u_dc作比较后，除以下垂系数r，再经过限幅后得到电流内环的参考值i_ref。即本发明的控制方法采用变截距下垂控制，能够根据电源控制器PCU提供能量的能力，改变电源控制器PCU侧母线向并网侧母线传输的功率，可以有效保证能源的综合有效利用。

具体地，该方法包含：

S1、确定主误差放大器MEA的电压范围，设置若干个电压等级判断系数将电压范围划分为若干个不同的电压等级，每个电压等级对应设置一种能源子系统的运行模式，并在每个电压等级下选择能源子系统内的一个单元或变换器对电源控制器PCU侧母线电压进行控制，确保电源控制器PCU侧母线电压的稳定。

S2、计算实际的主误差放大器MEA信号电压u_MEA，根据主误差放大器MEA信号电压U_MEA和多个设定值的关系，确认其所属的电压等级和能源子系统的运行模式并进行调控。

具体地，实际的主误差放大器MEA信号电压u_MEA为：

u_MEA(s)＝(k_p+1/k_is)(ku_PCU(s)-u_ref)

其中，u_PCU为电源控制器侧母线电压，u_ref为电源控制器侧母线电压参考值，k为电源控制器侧母线电压采样比，k_p为PI调节器的比例放大系数，k_i为PI调节器的积分环节系数，s是一个复数。

在本实施例中，控制方法设置了五个电压等级判断系数将电压范围划分为五个不同的电压等级，分别对应模式一～模式五。

如图1、图2和表1结合所示，本发明的控制方法中，需确定能源子系统工作在不同模式下稳定电源控制器PCU侧直流母线和并网母线电压的单元和变换器。其中，各个模式的判定及模式内容包含：

模式一：当u_MEA＞a₁时，a₁为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式一的并网状态，顺序开关分流调节器S3R维持电源控制器PCU母线电压的稳定，正向并网变换器PECC控制并网母线电压，光伏发电单元SA工作在恒压分流模式，储能单元ESS工作在恒压/恒流充电模式，正向并网变换器PECC向并网母线传输能量并工作在变压下垂模式或者限流输出模式，放电控制器BDR和反向并网控制器ECC处于停机状态。

模式二：当a₂＜u_MEA＜a₁时，a₁、a₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式二的并网状态，正向并网变换器PECC维持电源控制器PCU母线电压的稳定，光伏发电单元SA工作在恒压分流模式，储能单元ESS工作在恒压/恒流充电模式，正向并网变换器PECC向并网母线传输能量并工作在母线电压控制模式，放电控制器BDR、反向并网控制器ECC处于停机状态，此时并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器ECC维持稳定。

模式三：当b₁＜u_MEA＜a₂时，b₁、a₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式三的离网状态，电源控制器PCU母线电压由充电控制器BCR维持稳定，并网控制器ECC处于停机状态，光伏发电单元SA工作在恒压分流模式，储能单元ESS通过充电控制器BCR维持电源控制器PCU母线电压的稳定，放电控制器BDR不工作，并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器ECC维持稳定。

模式四：当b₂＜u_MEA＜b₁时，b₁、b₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式四的并网状态，反向并网变换器NECC维持电源控制器PCU母线电压的稳定，并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器ECC进行控制，光伏发电单元SA工作在恒压分流模式，储能单元ESS通过放电控制器BDR工作在放电模式，充电控制器BCR不工作，反向并网变换器NECC从并网母线获取能量，提供至电源控制器PCU侧母线，并工作在母线电压控制模式，正向并网变换器PECC处于停机状态。

模式五：当u_MEA＜b₂时，b₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式五的并网状态，电源控制器PCU侧母线电压由放电控制器BDR维持稳定，并网母线电压由反向并网变换器NECC维持稳定，光伏发电单元SA和正向并网变换器PECC处于停机状态，储能单元ESS通过放电控制器BDR来维持电源控制器PCU母线电压的稳定，反向并网变换器NECC工作在变压下垂模式或限流输出模式，反向并网变换器NECC与储能单元ESS共同为负载提供能量。

表1各个模式下能源子系统中各单元部件的状态示意图

模式调控过程中，需确定能源子系统五个运行模式对应的并、离网状态。在系统模式一、模式二中，正向并网变换器PECC正常运行，从电源控制器PCU侧母线向并网母线传输能量；在系统模式四、模式五中，反向并网变换器NECC正常运行，能量从并网母线向电源控制器PCU侧母线流动；在系统模式三中，该能源子系统工作在离网模式，并网控制器ECC处于停机状态。

由上述各个模式中的能源子系统每个单元和并网控制器ECC的工作状态，分别对应调控光伏发电单元SA、顺序开关分流调节器S3R、储能单元ESS、充电控制器BCR、放电控制器BDR和并网控制器ECC的工作状态。即根据能源子系统中各单元和并网控制器ECC的工作状态，按照能源子系统的五个运行模式、能源子系统的并、离网状态及维持直流母线电压稳定的方法，应用于所述直流微网组网系统中。

由上述可知，在本实施例中，直流微网组网系统的控制策略为根据电源控制器PCU母线电压信息建立系统内各单元和并网控制器ECC运行模式的统一判据，目的是在保证直流微网组网系统各能源子系统电源控制器PCU供电可靠稳定的前提下，采用无通信的方法，实现多个能源子系统之间的互联。由于采用下垂控制，各能源子系统之间没有主从之分，而是根据各自的下垂曲线共同控制母线电压，与主从控制等其他直流微电网控制方式相比，更加适用于月面、空间站等航天应用场景。当一个能源子系统发生停机故障时，不会影响到其他能源子系统的正常工作，具有较好的可靠性。

根据电压的判定实行不同的操作，如图3所示，对光伏发电单元SA和顺序开关分流调节器S3R的工作状态进行调控包含：

(1)、当光伏发电单元SA工作在恒压分流模式时，顺序开关分流调节器S3R中的MOS管开通，顺序开关分流调节器S3R电路工作在完全分流或PWM模式，光伏发电单元SA产生的能量在满足负载和并网侧需求后，剩余能量均对地分流；

(2)、当光伏发电单元SA工作在全部直供模式时，顺序开关分流调节器S3R中MOS管关断，光伏发电单元SA产生的能量恰好满足负载和并网侧需求。

进一步的，如图4(a)、4(b)所示，对储能单元ESS、充电控制器BCR和放电控制器BDR的工作状态进行调控包含：

(1)、当储能单元ESS工作在充电模式时，通过电压外环确定充电控制器BCR的工作状态，三个控制外环通过三取一的取小电路后产生电流内环参考信号，并送至电流内环，再产生PWM信号并驱动充电控制器BCR主功率电路开关管进行工作，同时为了防止储能单元ESS过充，加入了保护电路；

(2)、当储能单元ESS工作在放电模式时，采用电压外环电流内环的双闭环结构，电流内环输出信号送至PWM信号生成芯片，以生成驱动信号送至放电控制器BDR主功率电路开关管进行工作。其中，图4(a)、4(b)中u_PCU为电源控制器PCU侧母线电压，u_ref为电源控制器PCU侧母线电压参考值，u_bat为储能单元处电压采样值，u_{MEA_ref}为主误差放大器MEA信号电压的参考值，i_dc为并网侧电流采样值，i_ref为限幅后得到的电流内环的参考值。

进一步的，如图5所示，对并网控制器ECC的工作状态进行调控包含：

根据电源控制器PCU的主误差放大器MEA信号电压U_MEA与电压给定基准值使单一能源子系统的正向并网变换器PECC和反向并网变换器NECC不同时工作，通过电压外环确定并网控制器ECC的工作状态，即变压下垂模式、限流输出模式或电压控制模式，三个控制外环通过三取一取小电路后产生电流内环参考信号，并送至电流内环，之后产生PWM信号并驱动并网控制器ECC主功率电路开关管进行工作。其中，图5中，u_PCU为电源控制器PCU侧母线电压，u_ref为电源控制器PCU侧母线电压参考值，u_dc为并网侧母线电压采样值，u_{dc_ref}为并网侧母线电压的参考值，u_{MEA_ref}为主误差放大器MEA信号电压的参考值，r为下垂系数，i_dc为并网侧电流采样值，i_ref为并网侧电流参考值，CVDCM为变压下垂模式，CLM为限流输出模式，VCM为电压控制模式。

综上所述，本发明的一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统及控制方法中，该系统将电源控制器PCU、光伏发电单元SA、储能单元ESS和负载单元等相结合，实现了多个能源子系统之间的互联，进一步的，整个直流微网组网系统具有即插即用、易于扩展的特点，各能源子系统之间无通信。由于采用下垂控制，各能源子系统之间没有主从之分，而是根据各自的下垂曲线共同控制母线电压，与主从控制等其他直流微电网控制方式相比，更加适用于与月面、空间站等航天应用场景。当一个能源子系统发生停机故障时，不会影响到其他能源子系统的正常工作，具有较好的可靠性。

进一步的，本发明的控制方法采用变截距下垂控制，能够根据电源控制器PCU提供能量的能力，改变电源控制器PCU侧母线向并网侧母线传输的功率，可以有效保证能源的综合有效利用。

进一步的，本发明控制方法根据电源控制器母线电压信息建立系统内各单元和变换器运行模式的统一判据，在保证直流微电网各能源子系统电源控制器供电可靠稳定的前提下，采用无通信的方法，实现多个能源子系统之间的互联，采用本发明所述控制方法，能够实现微电网系统并、离网平滑切换，同时由于采用对等控制，子系统具备即插即用的功能，微电网系统架构即直流微网组网系统具有可扩展性和灵活性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于航天器PCU系统的直流微网组网系统，其特征在于，包含至少两个相互并联的能源子系统，所述能源子系统包含：

电源控制器，其通过并网控制器与并网母线连接；

光伏发电单元，其与所述电源控制器侧母线连接，所述光伏发电单元用于光伏发电；

储能单元，其与所述电源控制器连接；

负载单元，其与所述电源控制器侧母线连接，所述电源控制器调控所在能源子系统内的各单元；

其中，所述电源控制器包含：

主误差放大器，其对电源控制器侧母线电压进行采样，并与设定的电源控制器侧母线电压参考值进行比较，之后通过PI调节器产生主误差放大器信号电压u_MEA以便调控；

顺序开关分流调节器，其一端与电源控制器侧母线连接，另一端与光伏发电单元连接，所述顺序开关分流调节器接地；

充电控制器，其一端与电源控制器侧母线连接，另一端与储能单元连接；

放电控制器，其一端与电源控制器侧母线连接，另一端与储能单元连接。

2.如权利要求1所述的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统，其特征在于，

所述并网控制器包含正向并网变换器和反向并网变换器，所述并网控制器通过第一开关与电源控制器侧母线连接，所述并网控制器通过第二开关与并网母线连接。

3.一种如权利要求1～2任一项所述的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法，其特征在于，包含：

确定主误差放大器产生的主误差放大器信号的电压范围，设置若干个电压等级判断系数将电压范围划分为若干个不同的电压等级，每个电压等级对应设置一种能源子系统的运行模式，并在每个电压等级下选择能源子系统内的一个单元或变换器对电源控制器侧母线电压进行控制；

计算实际的主误差放大器信号电压u_MEA，根据主误差放大器信号电压u_MEA和多个电压等级判断系数的关系，确认其所属的电压等级和能源子系统的运行模式并进行调控。

4.如权利要求3所述的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法，其特征在于，

设置五个电压等级判断系数将电压范围划分为五个不同的电压等级。

5.如权利要求3所述的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法，其特征在于，主误差放大器信号电压u_MEA为：

u_MEA(s)＝(k_p+1/k_is)(ku_PCU(s)-u_ref)

其中，u_PCU为电源控制器侧母线电压，u_ref为电源控制器侧母线电压参考值，k为电源控制器侧母线电压采样比，k_p为PI调节器的比例放大系数，k_i为PI调节器的积分环节系数，s是一个复数。

6.如权利要求3或4所述的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法，其特征在于，

当u_MEA＞a₁时，a₁为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式一的并网状态，顺序开关分流调节器维持电源控制器母线电压的稳定，正向并网变换器控制并网母线电压，光伏发电单元工作在恒压分流模式，储能单元工作在恒压/恒流充电模式，正向并网变换器向并网母线传输能量并工作在变压下垂模式或者限流输出模式，放电控制器和反向并网控制器处于停机状态；

和/或，当a₂＜u_MEA＜a₁时，a₁、a₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式二的并网状态，正向并网变换器维持电源控制器母线电压的稳定，光伏发电单元工作在恒压分流模式，储能单元工作在恒压/恒流充电模式，正向并网变换器向并网母线传输能量并工作在母线电压控制模式，放电控制器、反向并网控制器处于停机状态，此时并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器维持稳定；

和/或，当b₁＜u_MEA＜a₂时，b₁、a₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式三的离网状态，电源控制器母线电压由充电控制器维持稳定，并网控制器处于停机状态，光伏发电单元工作在恒压分流模式，储能单元通过充电控制器维持电源控制器母线电压的稳定，放电控制器不工作，并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器维持稳定；

和/或，当b₂＜u_MEA＜b₁时，b₁、b₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式四的并网状态，反向并网变换器维持电源控制器母线电压的稳定，并网母线电压由其他能源子系统的并网控制器进行控制，光伏发电单元工作在恒压分流模式，储能单元通过放电控制器工作在放电模式，充电控制器不工作，反向并网变换器从并网母线获取能量，提供至电源控制器侧母线，并工作在母线电压控制模式，正向并网变换器处于停机状态；

和/或，当u_MEA＜b₂时，b₂为设定的电压等级判断系数，能源子系统进入模式五的并网状态，电源控制器侧母线电压由放电控制器维持稳定，并网母线电压由反向并网变换器维持稳定，光伏发电单元和正向并网变换器处于停机状态，储能单元通过放电控制器来维持电源控制器母线电压的稳定，反向并网变换器工作在变压下垂模式或限流输出模式，反向并网变换器与储能单元共同为负载提供能量。

7.如权利要求6所述的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法，其特征在于，对光伏发电单元和顺序开关分流调节器的工作状态进行调控包含：

当光伏发电单元工作在恒压分流模式时，顺序开关分流调节器中的MOS管开通，顺序开关分流调节器电路工作在完全分流或PWM模式，光伏发电单元产生的能量在满足负载和并网侧需求后，剩余能量均对地分流；

当光伏发电单元工作在全部直供模式时，顺序开关分流调节器中MOS管关断，光伏发电单元产生的能量恰好满足负载和并网侧需求。

8.如权利要求6所述的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法，其特征在于，对储能单元、充电控制器和放电控制器的工作状态进行调控包含：

当储能单元工作在充电模式时，通过电压外环确定充电控制器的工作状态，三个控制外环通过三取一的取小电路后产生电流内环参考信号，并送至电流内环，再产生PWM信号并驱动充电控制器主功率电路开关管进行工作，同时为了防止储能单元过充，加入了保护电路；

当储能单元工作在放电模式时，采用电压外环电流内环的双闭环结构，电流内环输出信号送至PWM信号生成芯片，以生成驱动信号送至放电控制器主功率电路开关管进行工作。

9.如权利要求6所述的基于航天器PCU系统的直流微网组网系统的控制方法，其特征在于，对并网控制器的工作状态进行调控包含：

根据电源控制器的主误差放大器信号电压U_MEA与电压给定基准值使单一能源子系统的正向并网变换器和反向并网变换器不同时工作，通过电压外环确定并网控制器的工作状态，即变压下垂模式、限流输出模式或电压控制模式，三个控制外环通过三取一取小电路后产生电流内环参考信号，并送至电流内环，之后产生PWM信号并驱动并网控制器主功率电路开关管进行工作。

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