供电系统及其控制方法技术方案

本申请涉及一种供电系统及其控制方法。所述供电系统包括：N个直流端口、N个开关单元、N

【技术实现步骤摘要】
供电系统及其控制方法


[0001]本申请涉及供电
，特别是涉及一种供电系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]在能源改革的背景下，新能源发电、储能技术迅速发展，新能源交通工具方兴未艾，电力系统正向以新能源为主体的方向迈进。为了最高限度地提高新能源的利用率，基于电力电子变换器的分布式发电技术、微电网技术、智能电网技术等得到了深入研究和广泛应用。
[0003]基于多端口电力电子变换器的直流变压器适用于电力局域网中，可以为各种类型的分布式新能源发电装置、储能、负荷提供丰富接口。目前的共直流母线型的直流变压器，各个端口与直流母线相连而实现了相互独立，在端口数目多时占有优势，但任意两个端口之间进行能量传递时，经过的换流器数目都较多，装置的体积较大。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种体积较小的供电系统装置及其控制方法。
[0005]第一方面，提供了一种供电系统，包括：N个直流端口，至少一个所述直流端口用于与直流电源连接，至少一个所述直流端口与直流负载连接；其中，N为大于或等于2的整数；N个开关单元，第i个所述开关单元的第一端与第i个所述直流端口连接；其中，i＝1,2，
…
，N；N
‑
1个高频变压器，第j个所述高频变压器的原边与第j个所述开关单元的第二端连接，第j个所述高频变压器的副边与第j+1个所述开关单元的第二端连接；所述第j个高频变压器的变比根据所述第j个直流端口与第j+1个直流端口的电压等级确定；其中，j＝1,2，
…
，N
‑
1；控制器，连接各所述开关单元，用于确定所述供电系统的工作模式，所述工作模式包括并网模式和孤岛模式；获取各直流端口的电压和电流；根据所述各直流端口的电压和电流确定所述系统状态，所述系统状态包括用电高峰状态或用电低谷状态；根据所述工作模式、所述系统状态以及能量管理策略，控制各所述开关单元以控制开关单元的功率流向和功率大小。
[0006]在其中一个实施例中，还包括至少一电容，所述电容一端与所述直流端口的第一端连接，所述电容另一端与所述直流端口的第二端连接。
[0007]在其中一个实施例中，还包括N
‑
1个断路器，第j个所述断路器与所述控制器连接，用于在控制器的控制下切断第j个高频变压器的副边与第j+1个开关单元的第二端形成的回路。
[0008]在其中一个实施例中，所述开关单元包括全桥换流器，第j个所述全桥换流器的直流侧与所述第j个直流端口连接，所述第j个全桥换流器的交流侧与所述第j个高频变压器的原边连接。
[0009]在其中一个实施例中，还包括电流检测装置，用于检测所述直流端口的电流；和/
或，所述供电系统还包括电压检测装置，用于检测所述直流端口的电压。
[0010]第二方面，提供了一种供电系统的控制方法，所述供电系统包括N个直流端口、N个开关单元以及N
‑
1个高频变压器，至少一个所述直流端口用于与直流电源连接，至少一个所述直流端口与直流负载连接；第i个所述开关单元的第一端与第i个所述直流端口连接；第j个所述高频变压器的原边与第j个所述开关单元的第二端连接，第j个所述高频变压器的副边与第j+1个高频变压器的原边连接；所述第j个高频变压器的变比根据所述第j个直流端口与第j+1个直流端口的电压等级确定；其中，N为大于或等于2的整数，i＝1,2，
…
，N，j＝1,2，
…
N
‑
1；
[0011]所述供电系统的控制方法包括：确定所述供电系统的工作模式，所述工作模式包括并网模式或孤岛模式；获取所述N个直流端口的电压和电流；根据各所述直流端口的电压和电流确定所述供电系统状态，所述供电系统状态包括用电高峰状态和用电低谷状态；根据所述工作模式、所述系统状态以及能量管理策略，控制各所述开关单元以控制开关单元的功率流向和功率大小。
[0012]在其中一个实施例中，所述供电系统的控制方法还包括：在孤岛模式下，若所述直流电源的输出功率小于所述直流负载的输入功率，则根据所述直流负载的重要等级，切断目标直流负载。
[0013]在其中一个实施例中，所述直流电源包括分布式电源以及直流配电网，所述能量管理策略包括：在并网模式下，若所述分布式电源的输出功率大于所述直流负荷的输入功率，则控制目标开关单元，以使所述分布式电源向所述直流配电网供电；其中，所述目标开关单元的第一端与所述电网连接。
[0014]在其中一个实施例中，所述方法还包括：当第i个所述直流端口的输入电流与所述第i个直流端口的输出电流的差值大于第一阈值的情况下，则闭锁第i个所述开关单元。
[0015]在其中一个实施例中，所述方法还包括：当第j个所述高频变压器的原边电流与所述第j个高频变压器的副边电流的差值大于第二阈值时，则断开所述第j个高频变压器的副边与第j+1个所述开关单元的第二端形成的回路。
[0016]上述供电系统包括N个直流端口、N个开关单元、N
‑
1个高频变压器以及控制器，相对于共直流母线型的直流变压器，上述供电系统通过器件复用，减少了两个端口之间进行能量传递时的开关单元的数量，减小了供电系统的体积。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为一个实施例中供电系统的结构示意图；
[0019]图2为一个实施例中全桥换流器的驱动信号示意图；
[0020]图3为一个实施例中双闭环控制的控制装置的结构示意图；
[0021]图4为另一个实施例中供电系统的结构示意图；
[0022]图5为一个实施例中供电系统的控制方法的流程示意图；
[0023]图6为一个实施例中供电系统的控制装置的结构框图；
[0024]图7为一实施例中供电系统在并网模式下的电压波形示意图；
[0025]图8为一实施例中供电系统在并网模式下的电流波形示意图；
[0026]图9为一实施例中供电系统在孤岛模式下的电压波形示意图；
[0027]图10为一实施例中供电系统在孤岛模式下的电流波形示意图；
[0028]图11为一实施例中供电系统在并网模式下直流负荷投切的电压波形示意图；
[0029]图12为一实施例中供电系统在并网模式下直流负荷投切的电流波形示意图；
[0030]图13为一实施例中供电系统在并网模式与孤岛模式切换的情况下的电压波形示意图；
[0031]图14为一实施例中供电系统在并网模式与孤岛模式切换的情况下的电流波形示意图；
[0032]图15为一实施例中供电系统在端口发生故障的情况下的电压波形示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种供电系统，其特征在于，包括：N个直流端口，至少一个所述直流端口用于与直流电源连接，至少一个所述直流端口与直流负载连接；其中，N为大于或等于2的整数；N个开关单元，第i个所述开关单元的第一端与第i个所述直流端口连接；其中，i＝1,2，
…
，N；N
‑
1个高频变压器，第j个所述高频变压器的原边与第j个所述开关单元的第二端连接，第j个所述高频变压器的副边与第j+1个所述开关单元的第二端连接；所述第j个高频变压器的变比根据所述第j个直流端口与第j+1个直流端口的电压等级确定；其中，j＝1,2，
…
，N
‑
1；控制器，连接各所述开关单元，用于确定所述供电系统的工作模式，所述工作模式包括并网模式和孤岛模式；获取各直流端口的电压和电流；根据所述各直流端口的电压和电流确定所述系统状态，所述系统状态包括用电高峰状态或用电低谷状态；根据所述工作模式、所述系统状态以及能量管理策略，控制各所述开关单元以控制开关单元的功率流向和功率大小。2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，还包括至少一电容，所述电容一端与所述直流端口的第一端连接，所述电容另一端与所述直流端口的第二端连接。3.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，还包括N
‑
1个断路器，第j个所述断路器与所述控制器连接，用于在控制器的控制下切断第j个高频变压器的副边与第j+1个开关单元的第二端形成的回路。4.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述开关单元包括全桥换流器，第j个所述全桥换流器的直流侧与所述第j个直流端口连接，所述第j个全桥换流器的交流侧与所述第j个高频变压器的原边连接。5.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，还包括电流检测装置，用于检测所述直流端口的电流；和/或，所述供电系统还包括电压检测装置，用于检测所述直流端口的电压。6.一种供电系统的控制方法，其特征在于，所述供电系统包括N个直流端口、N个开关单元以及N
‑
1个...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐硕，王勇，许中，莫文雄，马智远，饶毅，孙奇珍，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：