CN204668970U - 微网控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微网控制系统，该系统包括：交流微网、发电机组、直流微网、通信网络和网络服务器，其中，交流微网与直流微网建立电连接；发电机组与直流微网建立电连接，用于做备用电源；通信网络分别与交流微网和直流微网建立电连接，用于将交流微网和/或直流微网的运行状态上报至网络服务器。通过本实用新型，解决由于不兼容交流电且当处于脱离市电供电网络时无法保证接入供电网络的负载正常运行的问题。

Description

微网控制系统

技术领域

本实用新型涉及电路应用技术领域，具体而言，涉及一种微网控制系统。

背景技术

随着现有直流微电网技术的广泛运用及推广，由于直流微电网技术中的光伏供电技术节能环保，使得在再生能源领域尤其是实际运用得到了极大的重视，但是如何将现有的直流光伏微电网技术与传统的交流电网技术进行融合成为了当前亟待解决的问题。

在相关技术中提供了一种光伏直流微电网系统，涉及光伏发电，具体如图1所示，其中，图1所示为上述技术方案的结构图，一种光伏直流微电网系统，涉及光伏发电。设有高压直流微电网供电系统、直流应用单元、系统监控与能耗测量单元、直流母线、DC/DC整流系统。

但是在运行此光伏直流微网系统时，发现存在以下不足：

(1)上述技术方案只能实现直流微电网的直流供电；(2)上述技术方案不能离网运行，如果市供电的电网长时间停电，光伏直流微网系统将也会停止运行；(3)该系统的能源利用率只是提高了光伏的利用综合效率，而阴雨天气和晚间没有光伏，能源利用率大大降低，进而影响在该系统中的负载运行；(4)数据监控中心不能实现远程监控管理，使得该系统出现故障时无法尽快进行调整；(5)该系统适用于直流空调的控制和管理，但不适用于定频空调的控制和管理。

针对现有技术中由于不兼容交流电且当处于脱离市电供电网络时无法保证接入供电网络的负载正常运行的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种微网控制系统，以解决由于不兼容交流电且当处于脱离市电供电网络时无法保证接入供电网络的负载正常运行的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种微网控制系统。根据本实用新型的微网控制系统包括：交流微网、发电机组、直流微网、通信网络和网络服务器，其中，交流微网与直流微网建立电连接；发电机组与直流微网建立 电连接，用于做备用电源；通信网络分别与交流微网和直流微网建立电连接，用于将交流微网和/或直流微网的运行状态上报至网络服务器。

根据实用新型实施例，通过检测当前所述微网控制系统是否处于孤岛模式运行；在检测结果为是的情况下，触发所述微网控制系统中的直流微网、与所述直流微网连接的发电机组运行；将当前所述微网控制系统的运行状态通过通信网络进行上报；接收由所述通信网络返回的处理指令；执行所述处理指令，解决了由于不兼容交流电且当处于脱离市电供电网络时无法保证接入供电网络的负载正常运行的问题，达到了提升微网控制系统兼容性，以及在脱离市电供电网络后，接入供电网络的负载仍旧保持正常运行的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的微网控制系统的结构图；

图2是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的交流微网的结构图；

图3是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的直流微网的结构图；

图4是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的发电机组的结构图；

图5是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的Boost电路的结构图；

图6是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的Buck电路的结构图；

图7是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的双向Buck/Boost电路的结构图；

图8是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的通信网络的结构图；以及，

图9的本实用新型实施例提供的一种微网控制系统的结构图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实 施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供的微网控制系统、方法和装置中涉及到的名词概念如下：

微网，是指将微型电源、负荷和储能装置结合在一起的电网形式，它作为一个独立的整体，可以并网运行，也可以孤岛模式运行。

智能微网，即微网的智能化，通过采用先进的电力技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术和原始传输、分配基础设施是高度集成的形式，它可以提高能源利用效率，提高安全性和供电可靠性，降低对环境的影响，减少功率损耗，实现与用户之间的互动，并为用户提供增值服务和其他优点。

单相负载，凡有两根引出线的，如220V电灯、电风扇等都是单相负载。

三相负载，有三个接线端的，如三相电动机等都是三相负载。

MPPT，最大功率点跟踪太阳能控制器，Maximum Power Point Tracking。

本实用新型实施例提供了一种微网控制系统。

图1是根据本实用新型实施例的微网控制系统的结构图。如图1所示，该微网控制系统包括如下：交流微网12、发电机组14、直流微网16、通信网络18和网络服务器20，其中，

交流微网12与直流微网16建立电连接；发电机组14与直流微网16建立电连接，用于做备用电源；通信网络18分别与交流微网12和直流微网16建立电连接，用于将交流微网12和/或直流微网16的运行状态上报至网络服务器20。

具体的，本实用新型实施例提供的交流微网12与直流微网16在满足直流负载的同时，可以兼容交流负载，并且在与交流微网12建立连接的市供电电网断电时，通过发电机组14能够为直流微网16和交流微网12提供电力供电，若直流微网16和/或交 流微网12发生故障或状态改变时，通过通信网络18，可以将当前直流微网16和/或交流微网12的运行状态发送至网络服务器20，其中，发送至网络服务器20存在以下至少之一处理方式：

方式一，将当前直流微网16和/或交流微网12的运行状态发送至网络服务器20，使得维护商及时获取故障电路或获知当前电网的状态变化，并对故障电路生成对应该故障的处理指令，或，生成调整微直流微网16和/或交流微网12运行状态的调整指令，进一步的将该处理指令或调整指令通过通信网络18返回至直流微网16和/或交流微网12，并由直流微网16和/或交流微网12依照该处理指令排除故障，或依据该调整指令调节直流微网16和/或交流微网12的运行状态。

方式二，将当前直流微网16和/或交流微网12的运行状态发送至网络服务器20，使得用户通过移动终端的携带的客户端，通过网络服务器20获取故障电路或获知当前电网的状态变化，进一步的对故障电路设定对应该故障的处理指令，或，设定调整微直流微网16和/或交流微网12运行状态的调整指令，从而将该处理指令或调整指令通过通信网络18返回至直流微网16和/或交流微网12，并由直流微网16和/或交流微网12依照该处理指令排除故障，或依据该调整指令调节直流微网16和/或交流微网12的运行状态。

方式三，在方式一与方式二的基础上，将当前直流微网16和/或交流微网12的运行状态发送至网络服务器20，使得维护商及时获取故障电路或获知当前电网的状态变化，并且用户通过移动终端的携带的客户端，通过网络服务器20获取故障电路或获知当前电网的状态变化，维护商可以通过获取到的故障电路或当期电网的状态变化，向用户所使用的移动终端携带的客户端提供设置/修改的建议指令，最后由用户通过移动终端携带的客户端对故障电路设定对应该故障的处理指令，或，设定调整微直流微网16和/或交流微网12运行状态的调整指令，从而将该处理指令或调整指令通过通信网络18返回至直流微网16和/或交流微网12，并由直流微网16和/或交流微网12依照该处理指令排除故障，或依据该调整指令调节直流微网16和/或交流微网12的运行状态。

由上可知，本实用新型实施例通过将交流微网12、直流微网16和通信网络18进行融合，不仅满足了交流负载的使用需求，还能够通过交流微网12与直流微网16之间进行交/直流转换，互相补充电力供应，并且，通过发电机组14能够避免市电电网供电发生故障时，维持交流微网12和直流微网16的正常运行，解决了由于不兼容交流电且当处于脱离市电供电网络时无法保证接入供电网络的负载正常运行的问题。最后通过通信网络20实现微网控制的远程监控的效果。

基于上述实施例提供的交流微网12，图2是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的交流微网的结构图。如图2所示，本实用新型实施例提供的交流微网12可以包 括：变压器121、三相交流母线122、三相交流母线对应负载123、单相交流母线124、单相交流母线对应负载125和交/直流DC/AC转换器126，其中，

变压器121与三相交流母线122建立电连接；三相交流母线122与三相交流母线对应的负载123建立电连接，用于对三相交流母线所对应的负载123提供三相供电；单相交流母线124与三相交流的母线122建立电连接，用于对单相交流母线所对应的负载125提供单相供电；交/直流DC/AC转换器126中的双向交/直流转换器与三相交流母线122和单相交流母线124建立电连接，用于将三相电网的交流电转换为直流电接入直流微网16。

其中，变压器121与三相电网建立电连接，用于将三相电网中的交流电电压降至或升至三相交流母线122所需电压，然后经由三相交流母线122为三相交流母线所对应的负载123提供供电需求，单相交流母线124与三相交流母线122建立电连接，进一步的，通过接入三相交流母线122对单相交流母线对应负载125供电，最后分别与三相交流母线122和单相交流母线124建立电连接的交/直流DC/AC转换器126，用于为直流微网16提供直流供电电压。

具体的，在本实用新型实施例提供的方案中，当需要将三相电源变为两相接入时，只需将一条火线的空气开关和零线的空气开关闭合，则与其连接的两相负载即可进行工作，完成三相到两相的转换。从三相到两相的过程基本相似。如图2所示，设计了三相交流母线122和单相交流母线124。取经过变压器121(本实用新型实施例提供的变压器121可以为隔离变压器)后的三相交流电组成三相交流母线122；取火线和零线两根线组成单相交流母线124。

其交流微网12中的交流母线上连接交流负载，主要有定频空调、照明、厨房电器、交流用电设备等。其中，三相电网接口电路与隔离变压器相连接，将高压交流电转换为市电供交流负载使用，双向交/直流变换器126在三相交流母线122、单相交流母线124和直流微网16之间起到桥梁的作用，负责微电网间的双向能量变换。由交流微网12和直流微网16组成的混合系统通过一个智能开关与市电供电电网相连，当市电供电电网正常工作时，交流微网12和/或直流微网16可以与市电供电电网实现能量的最优利用；当市电供电电网发生故障时，智能开关断开，微电网脱离市电供电电网，但交/直流微网之间仍然可以进行能量变换。

基于上述实施例提供的直流微网16，图3是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的直流微网的结构图。如图3所示，本实用新型实施例提供的直流微网16可以包括：多级直流母线161、多级直流母线对应的负载162、直流DC/DC转换器163、开关电源164、交/直流AC/DC转换器165和储能装置166，其中，

多级直流母线161中的第一级直流母线与DC/AC转换器126中的双向交/直流转换器建立电连接，用于接收由三相电网转换的直流供电；发电机组14通过交/直流转 换器165与第一级直流母线建立电连接，用于为直流微网16提供直流供电；储能装置166通过DC/DC转换器163中的双向直流DC/DC转换器接入第一级直流母线，用于存储由发电机组14产生的直流电；多级直流母线161中的第二级直流母线与储能装置166建立电连接；第二级直流母线通过DC/DC转换器163中的单向DC/DC转换器与多级直流母线161中的第三级直流母线建立电连接，用于为接入第三级直流母线对应的负载提供直流供电；多级直流母线161中的第四级直流母线通过开关电源164接入第三级直流母线，且通过开关电源164与第一级直流母线建立电连接，用于为接入第四级直流母线对应的负载提供直流供电。

其中，第一级直流母线、第二级直流母线、第三级直流母线和第四级直流母线电压等级依次降低。

具体的，在直流微网16中，本实用新型实施例提供了四级直流母线，该四级直流母线依据直流负载的额定供电需求分为四级，其中，第一级直流母线的电压等级可以设定为400～750V，在第一级直流母线上接有柴油发电机、风力发电机、电动汽车充放电站、太阳能光伏电池组等分布式能源，以及为储能装置166所预留的接口。其中，柴油发电机和风力发电机首先通过单向交/直流AC/DC转换器，将发出的交流电转换为直流电，在将转化后的直流电通过单向直流DC/DC变换器，转化成适合并入第一级直流母线的电压；第二级直流母线可以设定为V2(200-380V)，通过对第一级直流母线进行直流DC/DC变换所得到，在第二直流母线上主要可以接入用于空调的室内机、大功率直流LED照明、家用直流设备和用户接口；第三级直流母线可以设定为V3(240V)和V4(72V)，第三级直流母线可以主要用于车库的充电桩和电瓶车充电器等；第四级直流母线可以设定为V5(48V)、V6(24V)和V7(12V),该第四级直流母线上的电源等级，可以直接由连接在V1和V2的大功率开关电源输出，该第四级直流母线可以主要用于小功率直流照明LED、电脑和直流办公设备等。

本实用新型实施例提供的直流母线条数以四级直流母线为例，以实现微网控制系统为准，具体不做限定。

优选的，图4是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的发电机组的结构图。如图4所示，本实用新型实施例提供的发电机组14可以包括：可再生能源发电机组141和非可再生能源发电机组142，其中，可再生能源发电机组和非可再生能源发电机组并联接入第一级直流母线。

优选的，可再生能源发电机组141至少包括：光伏发电机组、风力发电机组，光伏发电机组与风力发电机组并联接入第一级直流母线，其中，光伏发电机组包括储能模块。本实用新型实施例提供的发电机组14在调用发动机类型上可以依照以可再生能源优先使用，非可再生能源次之，储能装置补充和备用为顺序，以提高发电机组14供电的供电效率。

基于上述实施例提供的光伏发电机组，本实用新型实施例提供的光伏发电机组可以通过DC/DC转换器163中的单向DC/DC转换器接入第一级直流母线，其中，单向DC/DC转换器包括：直流升压Boost电路。

具体的，Boost电路在本实用新型实施例中的作用是对光伏发电机组进行MPPT控制。光伏发电机组中的储能模块(光伏电池板)通过Boost电路连接到第一级直流母线上，Boost电路有MPPT控制和电压下垂控制两种模式，并网模式时，Boost电路工作在MPPT模式；孤岛模式时，第一直流母线电压高于稳定控制值时，采用下垂控制模式；当直流母线电压低于稳定控制值时，采用MPPT控制模式，输出最大功率，稳定第一直流母线电压。

其中，图5是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的Boost电路的结构图。如图5所示，Boost电路可以包括储能电感L、二极管D2、功率开关器件T1，储能电容Cs，用于提升输入电压。工作原理为：当开关管T1导通时，电流有Ui经电感L和开关管T1形成回路，电感L进行储能；当开关管T1关断时，电感L产生的反电动势和直流电源电压串联后共同向负载供电，由于开关管T1关断时的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压。二极管的作用是阻断开关管T1导通时，电容的放电回路。

基于上述实施例提供的多级直流母线对应的负载162可以通过DC/DC转换器163中的单向DC/DC转换器接入对应的多级直流母线，其中，单向DC/DC转换器包括：降压式变换Buck电路。

具体的，Buck电路作用是将各级直流母线的输入电压进行降压。在本实用新型实施例中Buck电路的作用是将各级直流母线的输入电压进行降压处理，从而得到适合各级直流负载的电源电压。

其中，图6是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的Buck电路的结构图。如图6所示，Buck电路,包括储能电感L、二极管D2、功率开关器件T1，储能电容Cs，该Buck电路工作原理是当功率开关器件T1导通时，光伏电池经T1向电感L供电使其贮存能量。同时电容Cs维持输出电压基本恒定。此后，使T1关断，电感L中贮存的能量向负载释放，通过调节开关管T1的通断周期，可以调整直流负载侧输出电流和电压大小。

基于上述实施例提供的储能装置166可以通过DC/DC转换器163中的双向DC/DC转换器接入第一级直流母线，其中，双向DC/DC转换器包括：双向Buck/Boost电路，当双向Buck/Boost电路为Buck模式时，储能装置166执行充电操作；当双向Buck/Boost电路为Boost模式时，储能装置166执行放电操作。

具体的，双向Buck/Boost电路在本实用新型实施例中的作用是：当光伏发电机组 中的光伏电池板输出的电能多于直流负载所需的能量时，剩下的能量就对储能装置166中的蓄电池进行充电，此时双向Buck/Boost电路等效为一个Buck电路；当光伏电池板输出的电能少于直流负载所需的能量甚至不输出电能时，蓄电池放电对直流负载进行供电，此时双向Buck/Boost电路等效为一个Boost电路。

其中，图7是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的双向Buck/Boost电路的结构图。如图7所示，双向Buck/Boost电路中，Buck电路工作时，储能装置166处于充电状态，T2一直处于关断状态，T1工作在PWM工作状态。T1开通，直流侧向经储能电感向储能装置充电；T1关断，储能电感经D2二极管续流继续给储能装置166充电。Vi为一理想电压源。

Boost电路工作时，储能装置166放电，直流侧等效为一电阻性负载，T1一直处于关断状态，T2工作在脉冲宽度变调(Pulse Width Modulation，简称PWM)工作状态。T2导通，超级电容、储能电感、T2形成通路，储能装置166给储能电感提供能量，T2关断，储能装置166和储能电感都向直流侧提供能量。

相对于本实用新型实施例提供的储能装置，现阶段常用的储能装置为蓄电池，某些会用到超级电容器，它们的充放电形式如下：

对于电池而言，不能无限制的充电或放电，电池充放电电流电压关系和电池荷电状态(State Of Charge，简称SOC)有着密切的关系。充电主要过程为两个阶段，恒流充电和恒压充电。在理想情况下，电池SOC与电流成正比，也就是说，充电电流越大，电池SOC变化越快，充电时间越短。而电池端电压随电量的上升缓慢上升，直到达到设定SOC值，或电池最大电压值，电池将切换为恒压充电模式，恒压充电模式时直流侧功率达到最大值，此时电流继续上升，或电压继续上升，未能达到很好的控制，就会导致过充现象的发生，影响电池寿命。

超级电容的充放电过程是一个物理过程，无记忆效应。超级电容器的充放电过程非常快速而且效率很高，超级电容器两端电压会随着内部存储的电荷增多而上升，而且每个超级电容器都有自己最佳工作电压值。因此，为了使超级电容器的使用寿命更长，充电过程中需要检测电容两端的电压值以防过冲造成超级电容器的损坏。根据超级电容器的特性，可以利用恒流、恒压或者恒功率充电，也可以利用其大物理电容特性通过大脉冲电路进行充电。

基于上述实施例提供的储能装置166及发电机组14中的光伏发电机组，在本实用新型实施例提供的分布式能源系统中，对应各种储能装置166的应用，对微网控制系统的“削峰填谷”，维持系统的稳定起着重大作用。储能装置166通过双向Buck/Boost电路与第一级直流母线相连，维持母线电压的稳定。光伏电池板与Boost电路相连，Boost电路的作用是对光伏电池板进行最大功率跟踪(MPPT)的控制。

具体如表1所示，表1为第一直流母线与光伏电池板和与储能装置166在不同工作模式下的工作状态，具体工作模式如表1所示：

表1：

工作模式	光伏阵列	储能装置
			模式1	MPPT	不工作
模式2	MPPT	充电
			模式3	不工作	不工作/充电
模式4	下垂控制	不工作/充电
			模式5	MPPT	下垂控制
模式6	不工作	放电

其中，模式1：并网模式时，若光照充足，此时与光伏电池板相连的Boost电路工作在MPPT模式，以保证最大限度的利用太阳能进行发电，在保证第一直流母线上的直流负载供电的同时，对储能装置166进行充电；

模式2：当光伏发电机组输出的能量大于直流负载所需的能量时，且储能装置166已经处于充满状态，则将多余的电能以单位功率因数的形式向直流微网16输送，即向直流微网16输送的并网电压与市电供电电网的电压完全相同；

模式3：当光伏发电机组发出的能量不足以维持直流负载的需求时，由发电机组14的其他类型发电机进行工作，储能装置166不工作；

模式4：孤岛模式时，采用电压下垂法，当第一直流母线电压大于第一级直流母线电压阈值时，光伏发电机组运行在下垂模式，根据第一直流母线电压调节输出电流。此时，储能装置166不工作或是处于充电状态；

其中，孤岛模式是指当市电供电电网供电因故障事故或停电维修而跳闸时，各个用户端的分布式并网发电系统未能及时检测出停电状态从而将自身切离市电供电网络，最终形成由分布式电站并网发电系统和其相连负载组成一个自给供电的孤岛发电系统。本实用新型实施例中的孤岛模式即指，当市电供电电网供电因故障事故或停电维修而跳闸时，微网控制系统中由交流微网12、发电机组14和直流微网16组成的供电系统所处的状态。

模式5：当第一直流母线的电压小于第一级直流母线的电压阈值时，光伏阵列运行在MPPT模式，储能装置166运行在下垂模式；

模式6：当第一直流母线的电压继续跌落。光伏发电机组停止工作，储能装置166 处于放电状态，维持微网控制系统的能量平衡。

优选的，图8是根据本实用新型实施例的微网控制系统中的通信网络的结构图。如图8所示，通信网络18包括：直流微网状态采集装置181、交流微网状态采集装置182、通信装置183，其中，通信装置183分别与直流微网状态采集装置181和交流微网状态采集装置182建立电连接，用于将直流微网16与交流微网12的运行状态上报网络服务器20。

本实用新型实施例提供的微网控制系统，在实际操作中该微网控制系统根据主从并联法和电压下垂控制原则，设置经济运行模式和最大性能运行模式，在运行时默认为经济运行模式，该模式下自动管理，以可再生能源优先使用，非可再生能源次之、储能装置补充电能和备用为顺序，当遇有“填峰削谷”时，顺序有适当调整。尽量实现不依附市电供电电网电能，并网发电和离网运行。最大性能运行模式，由软件提示引导，用户设置为主。所有的发电机组，用电负载实施分散安置、集中管理，远程监控，其监测信息上传互联网专用管理网站和手机管理软件。通过软件监控管理并网开关的投切；各种分布式能源的选择、管理；并网模式和孤岛模式时控制方法的转变；在满足用户供电、供热、制冷等多种需求的基础上，提高能源利用率，优化能源结构，减少污染排放，实现节能降耗的目标。

综上，结合图1至图8所示的微网控制系统，以图9的本实用新型实施例提供的一种微网控制系统的结构图为例进行分析。图9中包含发电机组，其中发电机组可以包含：柴油发电机、风力发电机和光伏发电机组，结合储能装置组成为微网控制系统的供电系统，上述发电机组与储能装置互为支撑，实现能量的双向交换。

微网运行模式有：并网模式、孤岛模式和孤岛/并网切换模式。

其中，表2所示为储能装置和发电机组在并网和孤岛模式时的运行状态。

表2：

例如，将柴油机作为备用电源，当风力发电机组和光伏电池阵列受外界影响发电不足或储能装置能量不够的时候，启动柴油机提供应急电力，维持微网控制系统能量 的平衡和供电可靠性，减少切负荷的几率。由于柴油机并非清洁能源，污染环境且消耗燃油，应减少柴油机的使用，因此微网在并网运行中，柴油机不启动。

当微网并网运行时，蓄电池只起到改善电能质量的作用，而当市电供电电网出现故障时，微网进入孤岛运行模式，此时蓄电池需要调节其输出功率，使得微网中的功率供需达到平衡，从而维持微网的电压和频率的稳定。

一般情况，微网运行模式的切换是在某一工作模式下，在两种运行模式下对分布式电源采用不同的控制方法来完成切换。

从分布式电源控制方法来分，主要有以下控制方式：1)恒功率控制(PQ控制)。控制目标是使风力发电机和光伏电池功率发电最大化，在风能和太阳能充足的情况下，维持其最大功率跟踪。2)恒电压恒频率控制(V/f控制)。主要目的是使得当所接分布式电源发生变化时，电源所连接的交流母线电压和频率保持不变。3)下垂控制(Droop控制)。孤岛运行时，相当于每个分布式电源均并联，通过频率和电压的下垂特性对分布式电源进行有功和无功功率的合理分配。

从微网工作模式上来分，主要有以下方式：1)主从控制。微网中的分布式电源大都过逆变器并入微网，主从控制就是在这些逆变器中选定一个控制器作为主控制器，其它的控制器作为从控制器。2)电压下垂法。这是一种自动实现能量优化的控制方法，直流微网中各个变换器会随着直流母线电压的跌落逐个/组的投入系统中。控制首先要设置一个门槛电压，门槛电压应该从优先级别最高的电源控制器开始，优先级别最高的电源的电压就是系统工作的额定电压，然后依次设定下一个优先级的门槛电压，下一级的门槛电压的设定需要用到上一个门槛电压值。

门槛电压的设定遵循如下公式：

U_ref(n)＝U_ref(n-1)-U_(n-1)-U_e

其中，Uref(n)是优先级别为n的电源电压阀值；Uref(n-1)是优先级为n-1的电源的门槛电压；U(n-1)表示两个变换器之间的线路阻抗引起的压降；Ue表示的是第一级直流母线电压的波动值与测量误差之和。

表3为以常用的光伏电池板、蓄电池和柴油发电机为例，描述在下垂控制时，系统的运行状态，表中状态1～6分别表示为：

表3：

状态	光伏电池板	蓄电池	柴油发电机
				状态1	最大功率	限流充电	离线
状态2	最大功率	下垂充电	离线

状态3	最大功率	离线	离线
				状态4a	最大功率	下垂放电	离线
状态4b	最大功率	下垂放电	最小恒功率输出
				状态5	最大功率	限流放电	下垂控制

状态一：当系统的负载比较轻的时候，光伏电池板的发电功率大于蓄电池的最大充电功率。由于蓄电池已经维持了最大功率充电，多余的功率会引起系统的第一级直流母线电压的升高，为了防止第一级直流母线电压升高对系统的影响，需要将系统的电压维持在一个额定值。此时系统需要对光伏电池板采取非MPPT控制，或者是增加负载来消耗掉多余的能量，使得第一级直流母线电压维持在Uref1。一般而言在系统设计时需要考虑系统中的各个电源的容量的问题。

状态二：随着系统的负载加重或者光伏发电机组的输出功率降低，光伏电池板的输出功率小于蓄电池的最大充电功率和负载功率之和，第一级直流母线电压低于Uref1。光伏电池板由恒压控制变为最大功率控制；蓄电池充电控制，充电的电流小于最大充电电流。这是由于第一级直流母线电压的跌落造成的，蓄电池的充放电控制电流的大小和第一级直流母线电压差有关。系统最终的稳定电压为Uref1和Uref2之间的某一个电压值。

状态三：这是蓄电池的离线状态。负载继续加重或者是光伏电池板的输出功率降低，光伏电池的最大输出功率等于负载的输出功率，蓄电池输出电流为零，停止工作。系统的供电模式为光伏电池板单独给蓄电池供电，此时系统的第一级直流母线电压随着负载的加重而减小。系统的第一级直流母线电压最终会稳定在为Uref2和Uref3之间的某一个电压值。

状态四：这个状态为蓄电池的放电过程。蓄电池以下垂控制方式放电，以弥补系统中的功率不足。该过程中包括了两部分：当第一级直流母线电压小于工作在Uref3和Uref41之间时，蓄电池以下垂控制对系统供电；当系统的电压低于Uref41时，燃料电池采用经济运行功率输出投入到系统中，减小蓄电池的放电功率，使得系统的第一级直流母线电压会稳定在Uref41和Uref42之间的一个电压值。

状态五：燃料电池下垂控制输出功率。当负载所需要的功率大于光伏电池的输出和蓄电池的最大放电功率和燃料电池的最小输出功率时，第一级直流母线电压会继续降低。燃料电池由恒功率输出该为下垂控制输出。此时第一级直流母线的工作电压小于Uref42的一个电压值。当第一级直流母线电压工作于Uref5时，为燃料电池的最大输出功率的电压，如果负载加重，则系统将会进入超载状态。

一旦系统进入到了超载状态，系统的电压将会出现较大幅度的下降，造成系统的瘫痪，因此为了维持系统的稳定性能，可以通过切断不重要的负载来保证系统的可靠性运行。

本实用新型实施例中将交流微网、直流微网与互联网混合起来，且在交流微网和直流微网中分别划分出不同电压等级的电压母线，满足不同用户不同用电装置的使用需求，整个系统通过现代互联通信技术实现人机交互，真正做到了微网的智能化。不同的分布式电源的接入，互为支撑，使得系统更加的稳定与安全。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微网控制系统，其特征在于，包括：交流微网、发电机组、直流微网、通信网络和网络服务器，其中，

所述交流微网与所述直流微网建立电连接；

所述发电机组与所述直流微网建立电连接，用于做备用电源；

所述通信网络分别与所述交流微网和所述直流微网建立电连接，用于将所述交流微网和/或所述直流微网的运行状态上报至所述网络服务器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述交流微网包括：变压器、三相交流母线、所述三相交流母线对应负载、单相交流母线、所述单相交流母线对应负载和交/直流转换器，其中，

所述变压器与所述三相交流母线建立电连接；

所述三相交流母线与所述三相交流母线对应的负载建立电连接，用于对所述三相交流母线所对应的负载提供三相供电；

所述单相交流母线与所述三相交流的母线建立电连接，用于对所述单相交流母线所对应的负载提供单相供电；

所述交/直流转换器中的双向交/直流转换器与所述三相交流母线和所述单相交流母线建立电连接，用于将三相电网的交流电转换为直流电接入所述直流微网。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述直流微网包括：多级直流母线、所述多级直流母线对应的负载、直流DC/DC转换器、开关电源、交/直流转换器和储能装置，其中，

所述多级直流母线中的第一级直流母线与所述交/直流转换器中的所述双向交/直流转换器建立电连接，用于接收由所述三相电网转换的直流供电；

所述发电机组通过所述交/直流转换器与所述第一级直流母线建立电连接，用于为所述直流微网提供直流供电；

所述储能装置通过所述直流转换器中的双向直流转换器接入所述第一级直流母线，用于存储由所述发电机组产生的直流电；

所述多级直流母线中的第二级直流母线与所述储能装置建立电连接；

所述第二级直流母线通过所述直流转换器中的单向直流转换器与所述多级直流母线中的第三级直流母线建立电连接，用于为接入所述第三级直流母线对应的 负载提供直流供电；

所述多级直流母线中的第四级直流母线通过所述开关电源接入所述第三级直流母线，且通过所述开关电源与所述第一级直流母线建立电连接，用于为接入所述第四级直流母线所对应的负载提供直流供电。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多级直流母线包括：所述第一级直流母线、所述第二级直流母线、所述第三级直流母线和所述第四级直流母线；其中，所述第二级直流母线通过所述直流转换器接入所述第一级直流母线，所述第三级直流母线与所述第二级直流母线建立电连接，所述第四级直流母线通过所述开关电源分别与所述第一级直流母线和所述第二级直流母线建立电连接。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述发电机组包括：可再生能源发电机组和非可再生能源发电机组，所述可再生能源发电机组和所述非可再生能源发电机组并联接入所述第一级直流母线，其中，

所述可再生能源发电机组至少包括：光伏发电机组、风力发电机组，所述光伏发电机组与所述风力发电机组并联接入所述第一级直流母线，其中，所述光伏发电机组包括储能模块。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述光伏发电机组通过所述直流转换器中的单向直流转换器接入所述第一级直流母线。

7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多级直流母线对应的负载通过所述直流转换器中的单向直流转换器接入对应的所述多级直流母线。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信网络包括：直流微网状态采集装置、交流微网状态采集装置、通信装置，其中，

所述通信装置分别与所述直流微网状态采集装置和所述交流微网状态采集装置建立电连接，用于将所述直流微网与所述交流微网的运行状态上报网络服务器。