WO2020113932A1 - 电路、ac/dc变流模块、直流微电网及其控制方法 - Google Patents

电路、ac/dc变流模块、直流微电网及其控制方法 Download PDF

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WO2020113932A1
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WO
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converters
converter
pair
circuit
input terminals
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刘克勤
吕鹏飞
王京
杜优凯
刘帅
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珠海格力电器股份有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J13/0062—

Definitions

  • the present disclosure relates to the field of power supplies, and in particular, to a circuit for connecting multiple alternating current (AC)/direct current (DC) converters to a circuit loop, an AC/DC converter module, a DC microgrid, DC microgrid control method, equipment and computer readable storage medium.
  • AC alternating current
  • DC direct current
  • the rated output power of the AC/DC converter is fixed, and the output voltage range is relatively narrow.
  • multiple AC/DC converters can be connected in series and parallel, thereby Reduce R&D costs and cycle time; once the AC/DC converters are connected in series and parallel, the series-parallel relationship between each AC/DC converter is fixed throughout the use process.
  • At least some embodiments of the present disclosure provide a circuit, an AC/DC converter module, a DC microgrid, and a DC microgrid control method, device, and computer for connecting multiple AC/DC converters to a circuit loop
  • the storage medium is read to at least partially solve the problem of low stability of serial-parallel AC/DC converters in the related art.
  • a circuit for connecting a plurality of AC/DC converters to a circuit loop includes: a pair of output terminals, N pairs of input terminals, and A pair of output terminals and the N pairs of input terminals are electrically connected to the switch group; the pair of output terminals is set to be electrically connected to a load or a DC bus; the N pairs of input terminals are set to be connected to N AC/DC converters The N pairs of output terminals are electrically connected one by one;
  • the switch group is configured to selectively connect all or part of the AC/DC converters electrically connected to the N pairs of input terminals to the circuit loop in series, parallel or series-parallel connection, where N is greater than Or an integer equal to 2.
  • an AC/DC converter module is also provided.
  • the AC/DC converter module includes: N AC/DC converters and the above-mentioned method for converting multiple AC/DC converters
  • the flow device is connected to the circuit of the circuit loop.
  • a DC microgrid including: an AC bus, one or more AC/DC converter modules, a DC bus and a load,
  • the AC/DC converter module of the DC microgrid is the AC/DC converter module described in the second aspect, and a plurality of AC/DC converter modules are connected in parallel with each other.
  • a method for controlling a DC microgrid according to the third aspect including:
  • the switch group is controlled according to the number of AC/DC converters connected in series in the circuit loop in the AC/DC converter module.
  • a DC microgrid control device including: at least one processor, at least one memory, and computer program instructions stored in the memory, when the computer program instructions are When executed by the processor, the method of the fourth aspect is implemented.
  • a computer-readable storage medium is also provided, on which computer program instructions are stored, and when the computer program instructions are executed by a processor, the method of the fourth aspect is implemented.
  • Circuit, AC/DC converter module, DC microgrid, and DC microgrid control method, device, and computer-readable storage medium provided by embodiments of the present disclosure for connecting multiple AC/DC converters to a circuit loop ,
  • the circuit includes: a pair of output terminals, N pairs of input terminals, and a pair of output terminals and N pairs of input terminals electrically connected Switch group; a pair of output terminals is set to be electrically connected to the load or DC bus; N pair of input terminals is set to be electrically connected to the N pairs of output terminals of N AC/DC converters; wherein, the switch group is set
  • the series-parallel AC/DC converter in the related art is solved The problem of low stability improves the stability of series-parallel AC/DC converters.
  • FIG. 1 is a topology diagram of a circuit for connecting two AC/DC converters to a circuit loop according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit for connecting two AC/DC converters to a circuit loop in parallel according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a circuit for connecting two AC/DC converters to a circuit loop for series-parallel connection according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a circuit for connecting two AC/DC converters to a circuit loop with a bus control switch according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a circuit for connecting two AC/DC converters to a circuit loop according to an output terminal setting method according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of a circuit for connecting two AC/DC converters to a circuit loop with a current sensor according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of an AC/DC converter module according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a schematic structural diagram of an AC/DC converter module with a communication bus according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of a DC microgrid according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a flowchart of a control method of a DC microgrid according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a hardware structure of a control device of a DC microgrid according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is used to connect two AC/DC converters to a circuit according to one embodiment of the present disclosure
  • the topological structure diagram of the circuit of the loop as shown in Figure 1, the circuit includes: a pair of output terminals OUT+, OUT-, two pairs of input terminals IN+, IN-, and electrically connected to a pair of output terminals and two pairs of input terminals Switch group K; a pair of output terminals is set to be electrically connected to the load or the DC bus; two pairs of input terminals are set to be electrically connected to the two pairs of output terminals of the two AC/DC converters; wherein,
  • the switch group K is configured to selectively connect the AC/DC converter electrically connected to the two pairs of input terminals into the circuit loop in series, parallel, or series-parallel connection.
  • the series, parallel connection, and series-parallel connection of multiple AC/DC converters can realize the adaptation of the load voltage level connected to the output terminal, and meet the total load of the AC/DC converter module connected to the output terminal. Output power requirements.
  • any AC/DC converter can exit the series, parallel or series-parallel circuit of the AC/DC converter, thereby making the faulty or overheated AC/DC converter It can exit the circuit loop in time without affecting the work of other AC/DC converters, ensuring the uninterrupted power supply of series-parallel AC/DC converters and improving the stability of series-parallel AC/DC converters.
  • a total power redundancy design of series and parallel AC/DC converters can be used, that is, when an AC/DC converter exits the circuit loop, even if no new AC/DC converter, other AC/DC converters can also provide sufficient voltage level and output power to ensure uninterrupted power supply to the load.
  • the number of AC/DC converters actually connected to the circuit loop is equal to N.
  • the redundant AC/DC converter can replace the AC/DC converter that exits the circuit loop in time, so that the series-parallel AC/DC converter can provide sufficient voltage level and output power to ensure uninterrupted power supply to the load.
  • the number of AC/DC converters actually connected to the circuit loop is less than N.
  • switch group K There are various circuit structures that can achieve the same or similar functions of the above switch group K.
  • the simplest switch circuit will be used to explain the implementation principle of the switch group.
  • modification or equivalent substitution can design other circuit structures of switch groups capable of realizing the same or similar functions.
  • the above-mentioned switch group K may include: a plurality of connecting lines L, and each of the plurality of connecting lines connected in series Switch k on the connection line; wherein, a plurality of connection lines L are set to electrically connect the first polarity input terminals of the N pairs of input terminals to each other, and connect the second polarity input terminals of the N pairs of input terminals to each other Electrical connection.
  • the first polarity and the second polarity are one and the other of the positive electrode and the negative electrode, respectively.
  • the above-mentioned switch group K may include: a plurality of connecting lines L, and each serially connected in the plurality of connecting lines Switch k on the connecting line; among them, multiple connecting lines L are set to electrically connect the first polarity input terminals of the N pairs of input terminals to each other, and connect the second polarity input terminals of the N pairs of input terminals to each other Electrical connection, and the second polarity input terminal of the N-pair input terminals and the first polarity input terminal of the N-1 pair of input terminals other than itself are electrically connected to each other.
  • the first polarity output terminal of the pair of output terminals is electrically connected to the first polarity input terminal of the pair of input terminals of the N pair of input terminals
  • the second polarity output terminal of the pair of output terminals is The second polarity input terminals of the pair of input terminals are electrically connected.
  • the first polarity output terminal of the pair of output terminals is electrically connected to the first polarity input terminal of the pair of input terminals of the N pair of input terminals, and the second polarity output of the pair of output terminals is output The terminal is electrically connected to the second polarity input terminal of the other pair of input terminals among the N pairs of input terminals.
  • the switch group K further includes: N bus control switches KM, wherein the bus control switches KM are double-pole switches, and the N bus control switches KM are connected in series on the N pairs of input terminals.
  • the above bus control switch KM is set to directly control the access or exit of the corresponding AC/DC converter.
  • the switch group K in FIG. 2 or FIG. 3 can realize the access of the AC/DC converter or the exit of the circuit loop, that is, the bus control switch KM is not necessary.
  • the bus control switch KM controls the access or exit of the corresponding AC/DC converter, which can simplify the control logic and ensure that the AC/DC converter exits the circuit correctly.
  • the switch K and the bus control switch KM include but are not limited to one of the following: a relay, a DC contactor, and a controllable switching device.
  • the controllable switching devices include, but are not limited to: thyristor switching devices, such as: switching diodes, switching transistors, and field effect transistors.
  • the circuit further includes a current sensor S, wherein the current sensor S is connected in series to one of the pair of output terminals, and the current sensor may be connected in series to the positive output terminal, or Connected in series on the negative output terminal, its function is to detect the total output current of the series-parallel AC/DC converter. It should be noted that when multiple AC/DC converter modules are connected in parallel, the current sensor is connected in series on the main road after the multiple AC/DC converter modules are connected in parallel.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of an AC/DC converter module according to one embodiment of the present disclosure.
  • the AC/DC converter module includes: N AC/DC converters 71 and a circuit 72 for connecting a plurality of AC/DC converters to a circuit loop in any one of FIGS. 1 to 6.
  • the switch group can be controlled by a unified control terminal.
  • the AC/DC converter module further includes: a first communication bus 73, wherein the first communication bus 73 is set to N AC/DC converters in the AC/DC converter module Communication between devices.
  • the switch group in the AC/DC converter module can be controlled by all or part of the AC/DC converters in the module.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of a DC microgrid according to an embodiment of the present disclosure.
  • the DC microgrid includes: an AC bus 91, one or Multiple AC/DC converter modules 92, DC bus 93, and load 94, wherein the AC/DC converter module of the DC microgrid is the AC/DC converter module illustrated in FIG. 7 or FIG. 8, and multiple AC/DC converter modules The converter modules are connected in parallel.
  • the DC microgrid further includes: a second communication bus 95, wherein the second communication bus 95 is configured to communicate between AC/DC converters in a plurality of AC/DC converter modules.
  • FIG. 10 is a flowchart of a DC microgrid control method according to one embodiment of the present disclosure, as shown in FIG. 10 The process includes the following steps:
  • Step S1001 according to the voltage level of the load and the output voltage level of the AC/DC converter, determine the number of AC/DC converters connected in series in the circuit loop of the AC/DC converter module;
  • Step S1002 Control the switch group according to the number of AC/DC converters connected in series in the circuit loop in the AC/DC converter module.
  • step S1002 when a redundant AC/DC converter or output power redundancy is designed in the AC/DC converter module, after determining the number of AC/DC converters connected in series in the circuit loop, There are many ways to control the switch group so that the output voltage level of the AC/DC converter module after the series connection is the same as the voltage level of the load. Choose a way to control the switch group and ensure that the AC/DC change in the circuit The converter can work normally, which improves the stability of the AC/DC converter module and ensures uninterrupted power supply to the load.
  • the method further includes: determining the number of AC/DC converters connected in parallel in the circuit loop in the AC/DC converter module according to the power of the load and the output power of the AC/DC converter, and/or Determine the number of AC/DC converter modules connected in parallel in the circuit loop in the DC microgrid; according to the number of AC/DC converters connected in parallel in the circuit loop in the AC/DC converter module, and/or The number of AC/DC converter modules connected in parallel in the circuit loop in the power grid controls the switch group.
  • the AC/DC converter module is powered on, so that the AC/DC converter can automatically identify the first communication bus and the second communication bus through the power-on sequence and the like. Which AC/DC converter belongs to its own module and which belongs to other modules.
  • the AC/DC converters in the entire DC microgrid determine each other’s position according to the power-on sequence.
  • Each AC/DC converter can send its own output power to the communication bus when one of the AC /DC converter works at 95% of the rated power
  • the AC/DC converter in the AC/DC converter module that does not incorporate a DC bus (ie, access circuit loop) closes the bus access switch and closes the parallel switch (If the voltage level of the load demand is too high, the AC/DC converter inside the AC/DC converter module needs to be connected in series. The entire module needs to be connected to the bus.
  • the switch control sequence is to close the bus access switch first and then close the series switch) .
  • W (Wmax-Wi)/(n-1)(1+Po)+Wi;
  • W is the target output power
  • Wi is its own output power
  • Wmax is the maximum output power of other AC/DC converters
  • n is the number of AC/DC converters on the DC bus
  • Po is the power adjustment factor.
  • each bus control switch in the switch group is controlled by any one of the N AC/DC converters.
  • the switch in the switch group for connecting any two of the N AC/DC converters in series accepts the control of any two converters at the same time, And only when these two converters control these switches to close, these switches are closed, otherwise, these switches remain open. In this way, it can be avoided that the converter that exits the circuit loop due to malfunction or overheating is mistakenly re-joined into the circuit loop by other AC/DC converters.
  • the method further includes: when the AC/DC converter connected to the circuit loop fails, controlling the bus control switch corresponding to the failed AC/DC converter to open.
  • the method further includes: controlling the switch group , So that the AC/DC converter not connected to the circuit loop is connected to the circuit loop to replace the failed AC/DC converter.
  • the method further includes: obtaining the output current of the AC/DC converter module collected by the current sensor; calculating the total output power of the AC/DC converter module according to the DC bus voltage and output current; The number of AC/DC converters in the circuit loop adjusts the output power of each AC/DC converter in the circuit loop.
  • a current sensor is added to the output end of at least one AC/DC converter module, and the AC/DC converter calculates the total output power based on the collected total current and bus voltage.
  • the target output power of the AC/DC converter is calculated as follows:
  • W ((Wo/n)-Wi)*(1+Po)+Wi;
  • W is the target output power
  • Wi is its own output power
  • Wo is the total power
  • n is the number of AC/DC converters on the DC bus
  • Po is the power adjustment factor.
  • the method according to the above embodiments can be implemented by means of software plus a necessary general hardware platform, and of course, it can also be implemented by hardware, but in many cases the former is Better implementation.
  • the technical solution of the present disclosure can be embodied in the form of a software product in essence or part that contributes to the existing technology, and the computer software product is stored in a storage medium (such as ROM/RAM, magnetic disk,
  • the CD-ROM includes several instructions to enable a terminal device (which may be a mobile phone, computer, server, or network device, etc.) to execute the methods described in the embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of a hardware structure of a control device of a DC microgrid provided by one embodiment of the present disclosure.
  • the control device of the DC microgrid may include a processor 111 and a memory 112 storing computer program instructions.
  • the processor 111 may include a central processing unit (CPU), or a specific integrated circuit (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), or may be configured as one or more integrated circuits implementing the embodiments of the present disclosure.
  • CPU central processing unit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the memory 112 may include a large-capacity memory configured as data or instructions.
  • the memory 112 may include a hard disk drive (Hard Disk Drive, HDD), floppy disk drive, flash memory, optical disk, magneto-optical disk, magnetic tape, or Universal Serial Bus (USB) drive or two or more A combination of multiple of these.
  • the memory 112 may include removable or non-removable (or fixed) media.
  • the memory 112 may be internal or external to the data processing device.
  • the memory 112 is a non-volatile solid-state memory.
  • the memory 112 includes read-only memory (ROM).
  • the ROM may be mask programmed ROM, programmable ROM (PROM), erasable PROM (EPROM), electrically erasable PROM (EEPROM), electrically erasable ROM (EAROM) or flash memory or A combination of two or more of these.
  • the processor 111 reads and executes computer program instructions stored in the memory 112 to implement any control method of the DC microgrid in the foregoing embodiment.
  • control device of the DC microgrid may further include a communication interface 113 and a bus 110.
  • the processor 111, the memory 112, and the communication interface 113 are connected through the bus 110 and complete communication with each other.
  • the communication interface 113 is mainly configured to implement communication between modules, devices, units, and/or devices in the embodiments of the present disclosure.
  • the bus 110 includes hardware, software, or both, and couples components of the control device of the DC microgrid to each other.
  • the bus may include an accelerated graphics port (AGP) or other graphics bus, an enhanced industry standard architecture (EISA) bus, a front side bus (FSB), a super transport (HT) interconnect, an industry standard architecture (ISA) Bus, unlimited bandwidth interconnect, low pin count (LPC) bus, memory bus, micro-channel architecture (MCA) bus, peripheral component interconnect (PCI) bus, PCI-Express (PCI-X) bus, serial advanced technology Attachment (SATA) bus, Video Electronics Standards Association Local (VLB) bus or other suitable bus, or a combination of two or more of these.
  • the bus 110 may include one or more buses.
  • the control device of the DC microgrid can execute the control method of the DC microgrid in the embodiments of the present disclosure based on the acquired data, thereby implementing the control method of the DC microgrid described in conjunction with FIG. 10.
  • embodiments of the present disclosure may provide a computer-readable storage medium for implementation.
  • Computer program instructions are stored on the computer-readable storage medium; when the computer program instructions are executed by the processor, any one of the DC microgrid control methods in the above embodiments is implemented.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

本公开提供了一种电路、AC/DC变流模块、直流微电网及其控制方法，还提供了一种直流微电网的控制设备和计算机可读存储介质。该电路包括：一对输出端、N对输入端，以及与一对输出端和N对输入端电性连接的开关组；一对输出端设置为与负载或直流母线电性连接；N对输入端设置为与N个AC/DC变流器的N对输出端一一电性连接；其中，开关组，设置为选择性地将与N对输入端电性连接的AC/DC变流器以串联、并联或者串并联的形式接入电路回路中。通过本公开实施例，解决了相关技术中的串并联AC/DC变流器的稳定性低的问题，提高了串并联AC/DC变流器的稳定性。

Description

电路、AC/DC变流模块、直流微电网及其控制方法
交叉援引
本公开基于申请号为201811467485.X、申请日为2018-12-03的中国专利申请提出，并要求该中国专利申请的优先权，该中国专利申请的全部内容在此引入本公开作为参考。
技术领域
本公开涉及电源领域，具体而言，涉及一种用于将多个交流电流(AC)/直流电流(DC)变流器接入电路回路的电路、AC/DC变流模块、直流微电网、直流微电网的控制方法、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
AC/DC变流器单体的额定输出功率固定，输出电压范围相对比较窄，为满足更大功率负载或更高电压等级的要求，可将多个AC/DC变流器进行串并联，从而减少研发成本和周期；一旦将AC/DC变流器串并联之后，各个AC/DC变流器之间的串并联关系在整个使用过程中都是固定的。
然而，研究过程中发现，由于每个AC/DC变流器之间有差异，同时，负载可能是变化的，这就会导致串并联的每个AC/DC变流器的输出功率、电流也会存在不同。当不同AC/DC变流器彼此之间电流差异太大时，会造成个别AC/DC变流器发热、报保护、严重时甚至损坏变流器。
但是相关技术所提供的AC/DC变流器进行串并联之后，其中任何一个AC/DC变流器都不能单独退出电路回路，因此一旦发生AC/DC变流器故障，只能将串并联后的多个AC/DC变流器全部退出电路回路。因此，相关技术所提供的串并联AC/DC变流器的稳定性低，难以保障系统不间断供电及稳定运行。
发明内容
本公开至少部分实施例提供了一种用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路、AC/DC变流模块、直流微电网、直流微电网的控制方法、设备及计算机可读存储介质，以至少部分地解决相关技术中的串并联AC/DC变流器的稳定性低的问题。
在本公开其中一实施例中，提供了一种用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路，所述电路包括：一对输出端、N对输入端，以及与所述一对输出端和所述N对输入端电性连接的开关组；所述一对输出端设置为与负载或直流母线电性连接；所述N对输入端设置为与N个AC/DC变流器的N对输出端一一电性连接；其中，
所述开关组，设置为选择性地将与所述N对输入端电性连接的全部或部分AC/DC变流器以串联、并联或者串并联的形式接入电路回路中，其中N为大于或者等于2的整数。
在本公开其中一实施例中，还提供了一种AC/DC变流模块，所述AC/DC变流模块包括：N个AC/DC变流器以及上述用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路。
在本公开其中一实施例中，还提供了一种直流微电网，包括：交流母线、一个或者多个AC/DC变流模块、直流母线和负载，
所述直流微电网的AC/DC变流模块为第二方面所述的AC/DC变流模块，多个AC/DC变流模块相互并联。
在本公开其中一实施例中，还提供了一种第三方面所述的直流微电网的控制方法，包括：
根据负载的电压等级和所述AC/DC变流器的输出电压等级，确定所述AC/DC变流模块中串联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量；
根据所述AC/DC变流模块中串联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，控制所述开关组。
在本公开其中一实施例中，还提供了一种直流微电网的控制设备，包 括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现第四方面所述的方法。
在本公开其中一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现第四方面所述的方法。
通过本公开实施例提供的用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路、AC/DC变流模块、直流微电网、直流微电网的控制方法、设备及计算机可读存储介质，采用用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路，其中，电路包括：一对输出端、N对输入端，以及与一对输出端和N对输入端电性连接的开关组；一对输出端设置为与负载或直流母线电性连接；N对输入端设置为与N个AC/DC变流器的N对输出端一一电性连接；其中，开关组，设置为选择性地将与N对输入端电性连接的AC/DC变流器以串联、并联或者串并联的形式接入电路回路中，解决了相关技术中的串并联AC/DC变流器的稳定性低的问题，提高了串并联AC/DC变流器的稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1是根据本公开其中一实施例的用于将两个AC/DC变流器接入电路回路的电路的拓扑结构图。
图2是根据本公开其中一实施例的用于并联的用于将两个AC/DC变流器接入电路回路的电路的电路图。
图3是根据本公开其中一实施例的用于串并联的用于将两个AC/DC变流器接入电路回路的电路的电路图。
图4是根据本公开其中一实施例的具有母线控制开关的用于将两个AC/DC变流器接入电路回路的电路的电路图。
图5是根据本公开其中一实施例的一种输出端设置方式的用于将两个AC/DC变流器接入电路回路的电路的电路图。
图6是根据本公开其中一实施例的具有电流传感器的用于将两个AC/DC变流器接入电路回路的电路的电路图。
图7是根据本公开其中一实施例的AC/DC变流模块的结构示意图。
图8是根据本公开其中一实施例的具有通讯总线的AC/DC变流模块的结构示意图。
图9是根据本公开其中一实施例的直流微电网的结构示意图。
图10是根据本公开其中一实施例的直流微电网的控制方法的流程图。
图11是根据本公开其中一实施例的直流微电网的控制设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本公开的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本公开，并不用于限定本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本公开的示例来提供对本公开更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本实施例中提供了一种用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路。以可以同时接入电路回路的AC/DC变流器的最大数量N＝2为例进行说明，图1是根据本公开其中一实施例的用于将两个AC/DC变流器接入电路回路的电路的拓扑结构图，如图1所示，该电路包括：一对输出端OUT+、OUT-，两对输入端IN+、IN-，以及与一对输出端和两对输入端电性连接的开关组K；一对输出端设置为与负载或直流母线电性连接；两对输入端设置为与两个AC/DC变流器的两对输出端一一电性连接；其中，
开关组K，设置为选择性地将与两对输入端电性连接的AC/DC变流器以串联、并联或者串并联的形式接入电路回路中。
其中，在将两个相同的AC/DC变流器串联后，这两个AC/DC变流器的总输出电压提高一倍，最大输出电流保持不变，总最大输出功率提高一倍；在将两个相同的AC/DC变流器并联后，这两个AC/C变流器的总输出电压保持不变，最大输出电流提高一倍，总最大输出功率也提高一倍。因此，通过对多个AC/DC变流器的串联、并联、串并联，能够实现对输出端连接的负载电压等级的适配，并满足输出端连接的负载对AC/DC变流模块的总输出功率需求。
尤其是，在采用上述的开关组K之后，任意一个AC/DC变流器都可以退出AC/DC变流器的串联、并联或者串并联电路，从而使得故障或者过热的AC/DC变流器可以及时退出电路回路，而可以不影响其他的AC/DC变流器的工作，保障了串并联AC/DC变流器的不间断供电，提高了串并联AC/DC变流器的稳定性。在没有冗余AC/DC变流器的情况下，可以通过串并联AC/DC变流器的总功率的冗余设计，即当一个AC/DC变流器退出电路回路之后，即使不加入新的AC/DC变流器，其他AC/DC变流器也能够提供足够的电压等级和输出功率，以保障对负载的不间断供电。在这种情况下，实际接入电路回路的AC/DC变流器的数量等于N。
更进一步的，也可以通过在串并联AC/DC变流器电路中加入冗余的AC/DC变流器，当其中某个AC/DC变流器退出电路回路之后，冗余的AC/DC变流器能够及时替代退出电路回路的AC/DC变流器，使得串并联AC/DC变流器能够提供足够的电压等级和输出功率，以保障对负载的不间断供电。在这种情况下，实际接入电路回路的AC/DC变流器的数量少 于N。
能够实现上述开关组K相同或者相似功能的电路结构有多种，在本公开实施例中将采用最为简单的开关电路来说明开关组的实现原理。在本公开实施例披露的电路结构的基础上，进行变形或者等效替代能够设计出能够实现相同或者相近功能的开关组的其他电路结构。
如果仅需实现N个AC/DC变流器中任意多个AC/DC变流器的并联，上述的开关组K可以包括：多条连接线L，以及串联在多条连接线中的每条连接线上的开关k；其中，多条连接线L，设置为将N对输入端中的第一极性输入端相互电性连接，以及将N对输入端中的第二极性输入端相互电性连接。图2中示出了N＝2时设置为并联的开关组的电路图。
在本公开其中一可选实施例中，第一极性和第二极性分别为正极和负极中的一个和另一个。
如果需要实现N个AC/DC变流器中任意多个AC/DC变流器的串并联，则上述的开关组K可以包括：多条连接线L，以及串联在多条连接线中的每条连接线上的开关k；其中，多条连接线L，设置为将N对输入端中的第一极性输入端相互电性连接，将N对输入端中的第二极性输入端相互电性连接，以及将N对输入端中的第二极性输入端与除自身之外的其他N-1对输入端中的第一极性输入端相互电性连接。图3中示出了N＝2时用于串并联的开关组的电路图。
可选地，一对输出端中的第一极性输出端与N对输入端中的一对输入端的第一极性输入端电性连接，一对输出端中的第二极性输出端与这一对输入端的第二极性输入端电性连接。
或者，可选地，一对输出端中的第一极性输出端与N对输入端中的一对输入端的第一极性输入端电性连接，一对输出端中的第二极性输出端与N对输入端中的另一对输入端的第二极性输入端电性连接。
在图4中以N＝3为例示出了包括母线控制开关KM的开关组的电路图。可选地，开关组K还包括：N个母线控制开关KM，其中，母线控制开关KM为双刀开关，N个母线控制开关KM一一串联在N对输入端上。 上述的母线控制开关KM设置为直接控制对应的AC/DC变流器的接入或者退出电路回路。
事实上，图2或图3中的开关组K都能够实现AC/DC变流器的接入或者退出电路回路，即母线控制开关KM并不是必须的。但是考虑到在串并联结构中开关组K中的每个开关状态需要适应其串并联电路结构的需要，可能存在无法满足AC/DC变流器退出电路回路的需求，因此单独在输入端上设置母线控制开关来控制对应的AC/DC变流器的接入或者退出电路回路，能够简化控制逻辑，同时保证AC/DC变流器正确退出电路回路。
在图5中以N＝2为例示出了一种输出端设置方式的开关组的电路图。
可选地，开关K和母线控制开关KM分别包括但不限于以下之一：继电器、直流接触器、可控开关器件。其中的可控开关器件包括但不限于：可控硅开关器件，如：开关二极管、开关三极管、场效应管等。
如图6所示，可选地，电路还包括：电流传感器S，其中，电流传感器S串联在一对输出端中的一个输出端上，该电流传感器既可以串联在正极输出端上，也可以串联在负极输出端上，其作用是检测串并联AC/DC变流器的总输出电流。需要说明的是，当多个AC/DC变流模块并联时，电流传感器串联在这多个AC/DC变流模块并联后的干路上。
在本实施例中还提供了一种AC/DC变流模块，图7是根据本公开其中一实施例的AC/DC变流模块的结构示意图，如图7所示，该AC/DC变流模块包括：N个AC/DC变流器71以及图1至图6中任一的用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路72。上述结构中，开关组可以通过统一的控制端进行控制。
如图8所示，可选地，AC/DC变流模块还包括：第一通讯总线73，其中，第一通讯总线73，设置为AC/DC变流模块中的N个AC/DC变流器之间的通讯。在AC/DC变流器之间增加第一通讯总线之后，AC/DC变流模块中的开关组可以通过模块中的全部或者部分AC/DC变流器来控制。
在本实施例中还提供了一种直流微电网，图9是根据本公开其中一实 施例的直流微电网的结构示意图，如图9所示，该直流微电网包括：交流母线91、一个或者多个AC/DC变流模块92、直流母线93和负载94，其中，直流微电网的AC/DC变流模块为图7或图8所示意的AC/DC变流模块，多个AC/DC变流模块相互并联。
可选地，直流微电网还包括：第二通讯总线95，其中，第二通讯总线95，设置为多个AC/DC变流模块中的AC/DC变流器之间的通讯。
在本实施例中还提供了一种图7或图8所示意的直流微电网的控制方法，图10是根据本公开其中一实施例的直流微电网的控制方法的流程图，如图10所示，该流程包括如下步骤：
步骤S1001，根据负载的电压等级和AC/DC变流器的输出电压等级，确定AC/DC变流模块中串联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量；
步骤S1002，根据AC/DC变流模块中串联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，控制开关组。
在步骤S1002中，在AC/DC变流模块中设计有冗余AC/DC变流器或者输出功率冗余时，在确定了串联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量后，存在多种控制开关组的方式使得串联后AC/DC变流模块的输出电压等级与负载的电压等级相同，任选一种控制开关组的方式，并同时保证接入电路回路的AC/DC变流器都能够正常工作，提高了AC/DC变流模块的稳定性，保证了对负载的不间断供电。
可选地，方法还包括：根据负载的功率和AC/DC变流器的输出功率，确定AC/DC变流模块中并联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，和/或确定直流微电网中并联接入电路回路中的AC/DC变流模块的数量；根据AC/DC变流模块中并联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，和/或直流微电网中并联接入电路回路中的AC/DC变流模块的数量，控制开关组。
在上述步骤中，在AC/DC变流模块中设计有冗余AC/DC变流器或者输出功率冗余时，在AC/DC变流器或者串联后的AC/DC变流器仍不足以满足负载所需的功率时，可以通过将一定数量的AC/DC变流器或者串联 后的AC/DC变流器或者AC/DC变流模块进行并联。同样的，存在多种控制开关组的方式使得并联后的AC/DC变流模块的输出功率能够满足负载所需的功率，任选一种控制开关组的方式，并同时保证接入电路回路的AC/DC变流器都能够正常工作，提高了AC/DC变流模块的稳定性，保证了对负载的不间断供电。
在本公开其中一可选实施例中，以AC/DC变流模块为单位上电，使得AC/DC变流器可以通过上电顺序等方式自动识别第一通讯总线、第二通讯总线上的AC/DC变流器哪些属于自身所在模块内，哪些属于其他模块。
可选地，整个直流微电网内部的AC/DC变流器根据上电顺序确定了彼此的位置，每个AC/DC变流器都可以往通讯总线上发自身的输出功率，当其中一个AC/DC变流器工作在额定功率的95％时，AC/DC变流模块中未并入直流母线(即接入电路回路)的AC/DC变流器闭合母线接入开关，并闭合并联开关(如果负载需求的电压等级太高需要AC/DC变流模块内部的AC/DC变流器串联，需模块整体接入到母线中，开关控制顺序为先闭合母线接入开关再闭合串联开关)。
可选地，直流微电网中每个AC/DC变流器接收通讯总线上每台AC/DC变流器所发出的输出功率Wn(n＝1、2、3.....)，并与自身的输出功率进行比较，然后根据通讯总线上AC/DC变流器的数目确定自身的目标输出功率，计算如下：
W＝(Wmax-Wi)/(n-1)(1+Po)+Wi；
式中，W为目标输出功率；Wi为自身的输出功率；Wmax为其他AC/DC变流器的最大输出功率；n为直流母线上AC/DC变流器数目；Po为功率调节系数。
可选地，在上述的控制开关组步骤中，开关组中的每个母线控制开关都接受N个AC/DC变流器中的任一个AC/DC变流器的控制。
可选地，在上述的控制开关组步骤中，开关组中用于将N个AC/DC变流器中的任意两个变流器串联的开关同时接受这任意两个变流器的控 制，且仅当这任意两个变流器都控制这些开关闭合时，这些开关才闭合，否则，这些开关保持断开。通过这种方式，能够避免因故障或者过热退出电路回路的变流器错误地被其他AC/DC变流器重新加入电路回路。
可选地，方法还包括：当接入电路回路中的AC/DC变流器发生故障的情况下，控制发生故障的AC/DC变流器对应的母线控制开关断开。
可选地，在当接入电路回路中的AC/DC变流器发生故障的情况下，控制发生故障的AC/DC变流器对应的母线控制开关断开之后，方法还包括：控制开关组，使得未接入电路回路中的AC/DC变流器接入电路回路中来替代发生故障的AC/DC变流器。
可选地，方法还包括：获取电流传感器采集到的AC/DC变流模块的输出电流；根据直流母线电压和输出电流，计算AC/DC变流模块的输出总功率；根据输出总功率和接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，调整接入电路回路中的每个AC/DC变流器的输出功率。
通过上述方式，为增加整体调节响应速率，在至少一个AC/DC变流模块的输出端增加电流传感器，AC/DC变流器根据采集到的总电流和母线电压计算输出总功率，则每台AC/DC变流器的目标输出功率计算如下：
W＝((Wo/n)-Wi)*(1+Po)+Wi；
W为目标功率；Wn为自身功率；Wo为总功率；n为直流母线上AC/DC变流器数目；Po为功率调节系数；
式中，W为目标输出功率；Wi为自身的输出功率；Wo为总功率；n为直流母线上AC/DC变流器数目；Po为功率调节系数。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所 述的方法。
另外，结合图10描述的本公开实施例的直流微电网的控制方法可以由直流微电网的控制设备来实现。图11示出了本公开其中一实施例提供的直流微电网的控制设备的硬件结构示意图。
直流微电网的控制设备可以包括处理器111以及存储有计算机程序指令的存储器112。
具体地，上述处理器111可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本公开实施例的一个或多个集成电路。
存储器112可以包括设置为数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器112可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器112可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器112可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器112是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器112包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
处理器111通过读取并执行存储器112中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种直流微电网的控制方法。
在一个示例中，直流微电网的控制设备还可包括通信接口113和总线110。其中，如图11所示，处理器111、存储器112、通信接口113通过总线110连接并完成相互间的通信。
通信接口113，主要设置为实现本公开实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线110包括硬件、软件或两者，将直流微电网的控制设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或 其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线110可包括一个或多个总线。尽管本公开实施例描述和示出了特定的总线，但本公开考虑任何合适的总线或互连。
该直流微电网的控制设备可以基于获取到的数据，执行本公开实施例中的直流微电网的控制方法，从而实现结合图10描述的直流微电网的控制方法。
另外，结合上述实施例中的直流微电网的控制方法，本公开实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种直流微电网的控制方法。
综上所述，通过本公开的上述实施例和实施方式，能够实现输出比单体AC/DC变流器更宽的电压范围、功率范围，适用于更多的应用场合，能够更好的响应负载需求；能够实现模块化拼装，可组成多种方式实现拼装及冗余设计，具备主动和被动脱离母线功能，提高系统整提安全性能；能够解决一主多从或集中控制状态下主机发生故障系统无法正常工作的问题；能够解决突变负载情况下，传统通讯控制AC/DC变流器调节功率响应慢的问题；能够解决普通AC/DC变流器并联系统中单一AC/DC变流器故障无法脱离母线，造成系统停机问题。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (21)

  1. 一种用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路，所述电路包括：一对输出端、N对输入端，以及与所述一对输出端和所述N对输入端电性连接的开关组；所述一对输出端设置为与负载或直流母线电性连接；所述N对输入端设置为与N个AC/DC变流器的N对输出端一一电性连接；其中，
    所述开关组，设置为选择性地将与所述N对输入端电性连接的全部或部分AC/DC变流器以串联、并联或者串并联的形式接入电路回路中，其中N为大于或者等于2的整数。
  2. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述开关组包括：多条连接线，以及串联在所述多条连接线中的每条连接线上的开关；其中，
    所述多条连接线，设置为将所述N对输入端中的第一极性输入端相互电性连接，以及将所述N对输入端中的第二极性输入端相互电性连接。
  3. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述开关组包括：多条连接线，以及串联在所述多条连接线中的每条连接线上的开关；其中，
    所述多条连接线，设置为将所述N对输入端中的第一极性输入端相互电性连接，将所述N对输入端中的第二极性输入端相互电性连接，以及将所述N对输入端中的第二极性输入端与除自身之外的其他N-1对输入端中的第一极性输入端相互电性连接。
  4. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述一对输出端中的第一极性输出端与所述N对输入端中的一对输入端的第一极性输入端电性连接，所述一对输出端中的第二极性输出端与这一对输入端的第二极性输入端电性连接。
  5. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述一对输出端中的第一极性输出端与所述N对输入端中的一对输入端的第一极性输入端电性连接，所述一对输出端中的第二极性输出端与所述N对输入端中的另一对输入端的第二极性输入端电性连接。
  6. 根据权利要求1至5中任一项所述的电路，其中，所述开关组还包括：N个母线控制开关，其中，
    所述母线控制开关为双刀开关，所述N个母线控制开关一一串联在所述N对输入端上。
  7. 根据权利要求6所述的电路，其中，所述开关和所述母线控制开关分别为以下之一：继电器、直流接触器、可控开关器件。
  8. 根据权利要求1至5中任一项所述的电路，其中，所述电路还包括：电流传感器，其中，
    所述电流传感器串联在所述一对输出端中的一个输出端上。
  9. 一种AC/DC变流模块，所述AC/DC变流模块包括：N个AC/DC变流器以及权利要求1至8中任一项所述的用于将多个AC/DC变流器接入电路回路的电路。
  10. 根据权利要求9所述的AC/DC变流模块，其中，所述AC/DC变流模块还包括：第一通讯总线，其中，
    所述第一通讯总线，设置为所述AC/DC变流模块中的N个AC/DC变流器之间的通讯。
  11. 一种直流微电网，包括：交流母线、一个或者多个AC/DC变流模块、直流母线和负载，其中，
    所述直流微电网的AC/DC变流模块为权利要求9或10所述的AC/DC变流模块，多个AC/DC变流模块相互并联。
  12. 根据权利要求11所述的直流微电网，其中，所述直流微电网还包括：第二通讯总线，其中，
    所述第二通讯总线，设置为所述多个AC/DC变流模块中的AC/DC变流器之间的通讯。
  13. 一种权利要求11或12所述的直流微电网的控制方法，其中，包括：
    根据负载的电压等级和所述AC/DC变流器的输出电压等级，确定 所述AC/DC变流模块中串联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量；
    根据所述AC/DC变流模块中串联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，控制所述开关组。
  14. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，所述方法还包括：
    根据所述负载的功率和所述AC/DC变流器的输出功率，确定所述AC/DC变流模块中并联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，和/或确定所述直流微电网中并联接入电路回路中的AC/DC变流模块的数量；
    根据所述AC/DC变流模块中并联接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，和/或所述直流微电网中并联接入电路回路中的AC/DC变流模块的数量，控制所述开关组。
  15. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，控制所述开关组包括：
    所述开关组中的每个母线控制开关都接受所述N个AC/DC变流器中的任一个AC/DC变流器的控制。
  16. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，控制所述开关组包括：
    所述开关组中用于将所述N个AC/DC变流器中的任意两个变流器串联的开关同时接受这任意两个变流器的控制，且仅当这任意两个变流器都控制这些开关闭合时，这些开关才闭合，否则，这些开关保持断开。
  17. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，所述方法还包括：
    当接入电路回路中的AC/DC变流器发生故障的情况下，控制发生故障的AC/DC变流器对应的母线控制开关断开。
  18. 根据权利要求17所述的控制方法，其中，在当接入电路回路中的AC/DC变流器发生故障的情况下，控制发生故障的AC/DC变流器对应的母线控制开关断开之后，所述方法还包括：
    控制所述开关组，使得未接入电路回路中的AC/DC变流器接入电路回路中来替代发生故障的AC/DC变流器。
  19. 根据权利要求13所述的控制方法，其中，所述方法还包括：
    获取电流传感器采集到的AC/DC变流模块的输出电流；
    根据直流母线电压和所述输出电流，计算所述AC/DC变流模块的输出总功率；
    根据所述输出总功率和接入电路回路中的AC/DC变流器的数量，调整接入电路回路中的每个AC/DC变流器的输出功率。
  20. 一种权利要求11或12所述的直流微电网的控制设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现权利要求13至19中任一项所述的方法。
  21. 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求13至19中任一项所述的方法。
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