专利名称：一种微电网供电系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种微电网供电系统及控制方法。
背景技术：
目前，节能减排已经成为了社会关注的焦点，其中太阳能和风能由于具有资源充足、清洁、分布广泛的特点，使得其应用越来越广泛，现有技术中利用太阳能和风能的供电系统存在如下问题:1、不涵盖具有太阳能光热发电系统、风力发电系统、柴油机发电系统和燃气斯特林发电系统等发出的交流电源来解决离网、并网供应问题；2、当采用太阳能斯特林发动机或燃气式斯特林发动机发电，当输入斯特林发动机的能量增大时，若不能将增加的能量顺利转变成电能输送到电网，则斯特林发动机的转速会快速上升，导致系统发电频率不稳定；3、将交流发电系统所发出电源全部经过整流装置变为直流电源储存在蓄电池中，导致供电系统对蓄电池的容量要求很大，提高了系统成本；4、交流发电系统电源的频率需要控制；5、采用交流一直流一交流的变换，降低了系统效率；6、现有供电系统控制蓄电池充放电的过程复杂。
发明内容
本发明针对以上问题的提出，而研制一种既可以工作在并网状态，也可以实现离网供电，能够有效结合太阳能发电机、备用发电机和电池组群实现可靠持续供电的微电网供电系统及控制方法。本发明的技术手段如下:一种微电网供电系统，包括:发电机；通过配电母线连接发电机，用于对发电机输出交流电变换为直流电的整流电路；连接整流电路，用于对整流电路输出直流电进行电压变换的DC/DC电路；连接DC/DC电路以及通过电池组群工作模式控制电路连接电池组群，用于利用DC/DC电路输出直流电对工作在充电模式的电池组进行充电的充电电路；连接控制器和电池组群，用于根据电池组的电量状态设定电池组工作模式的电池组群工作模式控制电路；所述电池组工作模式包括充电模式、供电模式和备用模式；与电池组群工作模式控制电路相连接的具有至少三个电池组的电池组群；通过电池组群工作模式控制电路连接电池组群，用于对电池组群工作模式控制电路设定的工作模式为供电模式的电池组输出的直流电进行逆变为固定频率的交流电后传输至配电母线的逆变电路；配电母线；所述配电母线分别连接电能用户和电网接口，用于离网状态下提供用电负荷给电能用户以及并网状态下利用电网接口接通或断开电网；分别连接整流电路、DC/DC电路、充电电路、电池组群工作模式控制电路和逆变电路，根据电池组群工作模式控制电路发送过来的充电模式设定信号控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流，控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换，控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电，根据电池组群工作模式控制电路发送过来的供电模式设定信号控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线的控制器；另外，还包括:连接发电机，用于监控发电机工作状态并根据监测到的发电机异常工作状态进行保护，以及计量发电机输出电量的监控保护及计量电路I ;连接电能用户或电网接口，用于监控电网或用电负荷运行并根据监测到的电网或用电负荷异常运行状态进行保护，以及计量电网用电量或用电负荷变化的监控保护及计量电路II ；连接发电机和控制器，用于根据控制器的控制信号对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值的功率因数补偿电路；连接电池组群和控制器，具有各个电池组的电量状态监测电路和防过充、防过放、防过压、防欠压、防过热、防过载、防反接的安全保护电路并将监测到的各个电池组的电量状态反馈给控制器的电池组监测保护电路；进一步地，所述发电机包括分别与控制器相连接的太阳能发电机和备用发电机；所述备用发电机为风力发电机、燃气式斯特林发电机和柴油发电机至少一种，控制器根据当前直线辐射强度选择利用配电母线传输过来的交流电启动的太阳能发电机或备用发电机进行发电，根据逆变器输出交流电的固定频率控制发电机频率；所述太阳能发电机为太阳能斯特林发电机或布雷顿发电机；进一步地，所述控制器还分别连接监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、监控保护及计量电路II和电池组监测保护电路，用于判断监控保护及计量电路I传输过来的发电机发电量是否大于监控保护及计量电路II传输过来的电网或电能用户的用电量，并当离网状态下发电量大于用电量时通过电池组群工作模式控制电路设定一电量不足的电池组工作在充电模式并控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流、控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换、控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电，当离网状态下发电量小于用电量时通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式并控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线，以及控制功率因数补偿电路对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值；进一步地，并网状态下可以减小电池组的电池容量。一种微电网供电系统的控制方法，包括如下步骤:S1:电池组监测保护电路实时监测电池组群各个电池组的电量状态变化并传输给控制器，控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式，同时电池组群工作模式控制电路将供电模式设定信号发送至控制器，执行S2 ；S2:控制器控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并通过配电母线传输给发电机，所述发电机包括太阳能发电机和备用发电机；所述备用发电机为风力发电机、燃气式斯特林发电机和柴油发电机至少一种；执行S3 ；S3:控制器根据当前的直射辐射强度选择将利用配电母线传输过来的交流电源启动的发电机，当直射辐射强度达到设定值时，选择太阳能发电机发电，当直射辐射强度未达到设定值时，选择备用发电机发电，执行S4 ；S4:启动后的发电机发电通过配电母线将其发出交流电利用电网接口传输给电网或提供用电负荷给电能用户，监控保护及计量电路I实时计量发电机的发电量并传输给控制器，监控保护及计量电路II实时计量电网或电能用户的用电量并传输给控制器，执行S5 ；S5:控制器判断当离网状态下发电量是否大于用电量，是则执行S6，否则执行S7 ；S6:控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量不足的电池组工作在充电模式，同时电池组群工作模式控制电路将充电模式设定信号发送至控制器，控制器控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流、控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换、控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电；S7:控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式，同时电池组工作模式控制电路将供电模式设定信号发送至控制器，控制器控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线补充用电量以及通过配电母线传输给备用发电机；另外，还具有S8，控制器控制功率因数补偿电路对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值；另外，还具有S9，控制器通过控制DC/DC电路的输出电流调节工作在充电模式的电池组的充电电流；另外，还具有S10，电池组监测保护电路根据监测的各个电池组的电量状态变化，并当出现任一电池组过充、过放、过压、欠压、过热、过载和反接时，启动防过充、防过放、防过压、防欠压、防过热、防过载和防反接的安全保护电路；另外，还具有SII，离网状态下且所述发电机为太阳能斯特林发电机或燃气式斯特林发电机时，电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式保持任一时刻电池组群持续传输直流电给输出固定频率至配电母线的逆变电路。由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种微电网供电系统及控制方法，既可以通过由发电机、监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、配电母线、监控保护及计量电路II和电网接口所构成并网状态下的供电路径使该系统工作在并网状态，也可以利用由发电机、监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、配电母线、监控保护及计量电路II和用电负荷所构成离网状态下的供电路径实现该系统的离网供电；避免了现有供电系统必须采用交流-直流-交流的变换导致系统效率降低的问题，同时发电机包括太阳能发电机和备用发电机；其中备用发电机为风力发电机、燃气式斯特林发电机和柴油发电机至少一种，有效地利用了太阳能和风能，又可以在太阳能发电机、风力发电机不能发电时，采用燃气式斯特林发电机或柴油发电机为微电网系统可靠持续供电，保证了该系统可以用于有电网覆盖地区充分利用太阳能、风能资源，也可以用于在电网没有覆盖的边远地区、远离大陆的海岛等区域，将太阳能资源、风能变成电能，充分利用自然资源造福人类，另外通过由发电机、监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、配电母线、整流电路、DC/DC电路、充电电路、电池组群工作模式控制电路和电池组群所构成电池组群充电路径实现电池组群充电，利用由电池组群、电池组群工作模式控制电路、逆变电路、配电母线所构成的电池组群供电路径充分利用电池组群，为配电母线提供稳定频率的交流电，保证了该系统的稳定运行，本发明通过电池组监测保护电路实时监测电池组群各个电池组的电量状态变化并传输给控制器，控制器通过电池组群工作模式控制电路设定电池组群的工作模式，同时控制器控制供电路径或充电路径上的相关电路动作，且电池组监测保护电路具有防过充、防过放、防过压、防欠压、防过充、防过放、防过热、防过载和防反接等的安全保护电路的电池组监测保护电路，安全可靠，过程简单，且当离网状态下发电量大于用电量时控制器通过控制DC/DC电路的输出电流调节工作在充电模式的电池组的充电电流以避免过充或欠充，解决了现有供电系统控制蓄电池充放电的过程复杂的问题，另外，功率因数补偿电路对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值，同时利用电池组群供电经逆变电路提供的固定频率的交流电源，能够稳定斯特林发动机的转速，这样，当该系统中的太阳能发电机采用太阳能斯特林发电机且备用燃气式斯特林发电机时，可以克服斯特林发动机转速不稳定的弊端，同时，该系统的供电路径通畅，保证发电机发出的电能可以顺利地通过系统相关路径到达用户或电网，也可以起到维持系统稳定运行的作用，且控制器根据逆变器输出交流电的固定频率控制发电机频率，解决了现有交流发电系统电源的频率需要控制的问题，本发明可以涵盖太阳能发电系统、风力发电系统、燃气式斯特林发电系统和柴油机发电系统，解决了离网和并网的交流电源供应问题；发电机的发电量通过配电母线利用电网接口直接并入电网或直接提供用电负荷给电能用户，若离网状态下发电量大于用电量，则将剩余电量提供给电池组群充电，避免了现有交流发电系统将所发出电源全部经过整流装置变为直流电源储存在蓄电池中，导致供电系统对蓄电池的容量要求很大，提高了系统成本的问题，本发明功能丰富、使用方便，适用于微电网系统广泛推广。
图1是本发明所述系统的结构框图；图2是本发明所述控制方法的流程图。
具体实施例方式如图1所示的一种微电网供电系统，包括:发电机；通过配电母线连接发电机,用于对发电机输出交流电变换为直流电的整流电路；连接整流电路，用于对整流电路输出直流电进行电压变换的DC/DC电路；连接DC/DC电路以及通过电池组群工作模式控制电路连接电池组群，用于利用DC/DC电路输出直流电对工作在充电模式的电池组进行充电的充电电路；连接控制器和电池组群，用于根据电池组的电量状态设定电池组工作模式的电池组群工作模式控制电路；所述电池组工作模式包括充电模式、供电模式和备用模式；与电池组群工作模式控制电路相连接的具有至少三个电池组的电池组群；通过电池组群工作模式控制电路连接电池组群，用于对电池组群工作模式控制电路设定的工作模式为供电模式的电池组输出的直流电进行逆变为固定频率的交流电后传输至配电母线的逆变电路；配电母线；所述配电母线分别连接电能用户和电网接口，用于离网状态下提供用电负荷给电能用户以及并网状态下利用电网接口接通或断开电网；分别连接整流电路、DC/DC电路、充电电路、电池组群工作模式控制电路和逆变电路，根据电池组群工作模式控制电路发送过来的充电模式设定信号控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流，控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换，控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电，根据电池组群工作模式控制电路发送过来的供电模式设定信号控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线的控制器；另外，还包括:连接发电机，用于监控发电机工作状态并根据监测到的发电机异常工作状态进行保护，以及计量发电机输出电量的监控保护及计量电路I ;连接电能用户或电网接口，用于监控电网或用电负荷运行并根据监测到的电网或用电负荷异常运行状态进行保护，以及计量电网用电量或用电负荷变化的监控保护及计量电路II ;连接发电机和控制器，用于根据控制器的控制信号对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值的功率因数补偿电路；连接电池组群和控制器，具有各个电池组的电量状态监测电路和防过充、防过放、防过压、防欠压、防过热、防过载、防反接的安全保护电路并将监测到的各个电池组的电量状态反馈给控制器的电池组监测保护电路；进一步地，所述发电机包括分别与控制器相连接的太阳能发电机和备用发电机；所述备用发电机为风力发电机、燃气式斯特林发电机和柴油发电机至少一种，控制器根据当前直线辐射强度选择利用配电母线传输过来的交流电启动的太阳能发电机或备用发电机进行发电，根据逆变器输出交流电的固定频率控制发电机频率；所述太阳能发电机为太阳能斯特林发电机或布雷顿发电机；进一步地，所述控制器还分别连接监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、监控保护及计量电路II和电池组监测保护电路，用于判断监控保护及计量电路I传输过来的发电机发电量是否大于监控保护及计量电路II传输过来的电网或电能用户的用电量，并当离网状态下发电量大于用电量时通过电池组群工作模式控制电路设定一电量不足的电池组工作在充电模式并控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流、控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换、控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电，当离网状态下发电量小于用电量时通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式并控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线，以及控制功率因数补偿电路对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值；进一步地，并网状态下可以减小电池组的电池容量。所述电池组为蓄电池组。如图2所示的一种微电网供电系统的控制方法，包括如下步骤:S1:电池组监测保护电路实时监测电池组群各个电池组的电量状态变化并传输给控制器，控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式，同时电池组群工作模式控制电路将供电模式设定信号发送至控制器，执行S2 ；S2:控制器控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并通过配电母线传输给发电机，所述发电机包括太阳能发电机和备用发电机；所述备用发电机为风力发电机、燃气式斯特林发电机和柴油发电机至少一种；执行S3 ；S3:控制器根据当前的直射辐射强度选择将利用配电母线传输过来的交流电源启动的发电机，当直射辐射强度达到设定值时，选择太阳能发电机发电，当直射辐射强度未达到设定值时，选择备用发电机发电，执行S4 ；S4:启动后的发电机发电通过配电母线将其发出交流电利用电网接口传输给电网或提供用电负荷给电能用户，监控保护及计量电路I实时计量发电机的发电量并传输给控制器，监控保护及计量电路II实时计量电网或电能用户的用电量并传输给控制器，执行S5 ；S5:控制器判断当离网状态下发电量是否大于用电量，是则执行S6，否则执行S7 ；S6:控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量不足的电池组工作在充电模式，同时电池组群工作模式控制电路将充电模式设定信号发送至控制器，控制器控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流、控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换、控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电；S7:控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式，同时电池组工作模式控制电路将供电模式设定信号发送至控制器，控制器控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线补充用电量以及通过配电母线传输给备用发电机；另外，还具有S8，控制器控制功率因数补偿电路对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值；还具有S9，控制器通过控制DC/DC电路的输出电流调节工作在充电模式的电池组的充电电流；还具有S10，电池组监测保护电路根据监测的各个电池组的电量状态变化，并当出现任一电池组过充、过放、过压、欠压、过热、过载和反接时，启动防过充、防过放、防过压、防欠压、防过热、防过载和防反接的安全保护电路；还具有S11，离网状态下且所述发电机为太阳能斯特林发电机或燃气式斯特林发电机时，电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式保持任一时刻电池组群持续传输直流电给输出固定频率至配电母线的逆变电路。本发明由发电机、监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、配电母线、监控保护及计量电路II和电网接口构成并网状态下的供电路径；发电机、监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、配电母线、监控保护及计量电路II和用电负荷构成离网状态下的供电路径；发电机、监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、配电母线、整流电路、DC/DC电路、充电电路、电池组群工作模式控制电路和电池组群构成电池组群充电路径；电池组群、电池组群工作模式控制电路、逆变电路、配电母线构成电池组群供电路径；该微电网系统工作前，至少有一组电池组电量为充满状态，有一组电池组处于恰当深度的放电状态，每个电池组有三种工作模式，分别为充电模式、供电模式和备用模式；当直射辐射强度(DNI)指标满足发电要求的设定值时，如设定DNI大于200W/m2时，选择太阳能发电机发电，若太阳能发电机发出电量不足以满足供电需求，则工作在供电模式的蓄电池暂时补充供电，同时若备用发电机选择风力发电机且风力达到满足发电要求的设定值时，启动风力发电机发电，或启动其他备用发电机如燃气式斯特林发电机或柴油发电机发电，当直射辐射强度(DNI)指标不满足发电要求的设定值时，如设定DNI小于200W/m2时，直接启动备用发电机如风力发电机、燃气式斯特林发电机或柴油发电机发电，保证了可以机动选择发电机，实际使用时系统中的备用发电机可以结合地理环境、气候条件、需求等选择风力发电机、燃气式斯特林发电机、柴油发电机至少一种，实现了以太阳能发电机、风力发电机等利用清洁能源的发电设备为主，燃气式斯特林发电机、柴油发电机及电池组群储能作为太阳能发电机及风力发电机不能正常工作时的补充电能供应设备，保证了发电机能够24小时正常供电，该系统可以根据情况配置，若用于并网工作，可以减小电池组容量，在电网出现故障时可以切换为孤网模式，本发明提供的一种微电网供电系统及控制方法，既可以通过由发电机、监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、配电母线、监控保护及计量电路II和电网接口所构成并网状态下的供电路径使该系统工作在并网状态，也可以利用由发电机、监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、配电母线、监控保护及计量电路II和用电负荷所构成离网状态下的供电路径实现该系统的离网供电；避免了现有供电系统必须采用交流-直流-交流的变换导致系统效率降低的问题，同时发电机包括太阳能发电机和备用发电机；其中备用发电机包括风力发电机、燃气式斯特林发电机和柴油发电机至少一种，有效地利用了太阳能和风能，又可以在太阳能发电机、风力发电机不能发电时，采用燃气式斯特林发电机或柴油发电机为微电网系统可靠持续供电，保证了该系统可以用于有电网覆盖地区充分利用太阳能、风能资源，也可以用于在电网没有覆盖的边远地区、远离大陆的海岛等区域，将太阳能资源、风能变成电能，充分利用自然资源造福人类，另外通过由发电机、监控保护及计量电路
1、功率因数补偿电路、配电母线、整流电路、DC/DC电路、充电电路、电池组群工作模式控制电路和电池组群所构成电池组群充电路径实现电池组群充电，利用由电池组群、电池组群工作模式控制电路、逆变电路、配电母线所构成的电池组群供电路径充分利用电池组群，为配电母线提供稳定频率的交流电，保证了该系统的稳定运行，本发明通过电池组监测保护电路实时监测电池组群各个电池组的电量状态变化并传输给控制器，控制器通过电池组群工作模式控制电路设定电池组群的工作模式，同时控制器控制供电路径或充电路径上的相关电路动作，且电池组监测保护电路具有防过充、防过放、防过压、防欠压、防过充、防过放、防过热、防过载和防反接等的安全保护电路的电池组监测保护电路，安全可靠，过程简单，且当离网状态下发电量大于用电量时控制器通过控制DC/DC电路的输出电流调节工作在充电模式的电池组的充电电流以避免过充或欠充，同时充电过程一旦启动，在电池组的一个充电周期内不允许中途停止充电，充电模式的蓄电池组，可以根据系统需求配置多组，能够保证每组蓄电池均能充满且不过充，解决了现有供电系统控制蓄电池充放电的过程复杂的问题，另外，功率因数补偿电路对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值，功率因数的设定值通常取值从感性0.7至容性0.7，同时利用电池组群供电经逆变电路提供的固定频率的交流电源，能够稳定斯特林发动机的转速，这样，当该系统中的太阳能发电机采用太阳能斯特林发电机且备用燃气式斯特林发电机时，可以克服斯特林发动机转速不稳定的弊端，同时，该系统的供电路径通畅，保证发电机发出的电能可以顺利地通过系统相关路径到达用户或电网，也可以起到维持系统稳定运行的作用，且控制器根据逆变器输出交流电的固定频率控制发电机频率，解决了现有交流发电系统电源的频率需要控制的问题，本发明可以涵盖太阳能发电系统、风力发电系统、燃气式斯特林发电系统和柴油机发电系统，解决了离网和并网的交流电源供应问题；发电机的发电量通过配电母线利用电网接口直接并入电网或直接提供用电负荷给电能用户，若离网状态下发电量大于用电量，则将剩余电量提供给电池组群充电，避免了现有交流发电系统将所发出电源全部经过整流装置变为直流电源储存在蓄电池中，导致供电系统对蓄电池的容量要求很大，提高了系统成本的问题，本发明功能丰富、使用方便，适用于微电网系统广泛推广。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种微电网供电系统，其特征在于包括: 发电机； 通过配电母线连接发电机，用于对发电机输出交流电变换为直流电的整流电路； 连接整流电路，用于对整流电路输出直流电进行电压变换的DC/DC电路； 连接DC/DC电路以及通过电池组群工作模式控制电路连接电池组群，用于利用DC/DC电路输出直流电对工作在充电模式的电池组进行充电的充电电路； 连接控制器和电池组群，用于根据电池组的电量状态设定电池组工作模式的电池组群工作模式控制电路；所述电池组工作模式包括充电模式、供电模式和备用模式； 与电池组群工作模式控制电路相连接的具有至少三个电池组的电池组群； 通过电池组群工作模式控制电路连接电池组群，用于对电池组群工作模式控制电路设定的工作模式为供电模式的电池组输出的直流电进行逆变为固定频率的交流电后传输至配电母线的逆变电路； 配电母线；所述配电母线分别连接电能用户和电网接口，用于离网状态下提供用电负荷给电能用户以及并网状态下利用电网接口接通或断开电网； 分别连接整流电路、DC/DC电路、充电电路、电池组群工作模式控制电路和逆变电路，根据电池组群工作模式控制电路发送过来的充电模式设定信号控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流，控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换，控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电，根据电池组群工作模式控制电路发送过来的供电模式设定信号控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线的控制器。
2.根据权利要求1所述的一种微电网供电系统，其特征在于还包括: 连接发电机，用于监控发电机工作状态并根据监测到的发电机异常工作状态进行保护，以及计量发电机输出电量的监控保护及计量电路I ;连接电能用户或电网接口，用于监控电网或用电负荷运行并根据监测到的电网或用电负荷异常运行状态进行保护，以及计量电网用电量或用电负荷变化的监控保护及计量电路II ； 连接发电机和控制器，用于根据控制器的控制信号对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值的功率因数补偿电路； 连接电池组群和控制器，具有各个电池组的电量状态监测电路和防过充、防过放、防过压、防欠压、防过热、防过载、防反接的安全保护电路并将监测到的各个电池组的电量状态反馈给控制器的电池组监测保护电路。
3.根据权利要求1所述的一种微电网供电系统，其特征在于所述发电机包括分别与控制器相连接的太阳能发电机和备用发电机；所述备用发电机为风力发电机、燃气式斯特林发电机和柴油发电机至少一种，控制器根据当前直线辐射强度选择利用配电母线传输过来的交流电启动的太阳能发电机或备用发电机进行发电，根据逆变器输出交流电的固定频率控制发电机频率；所述太阳能发电机为太阳能斯特林发电机或布雷顿发电机。
4.根据权利要求2所述的一种微电网供电系统，其特征在于所述控制器还分别连接监控保护及计量电路1、功率因数补偿电路、监控保护及计量电路II和电池组监测保护电路，用于判断监控保护及计量电路I传输过来的发电机发电量是否大于监控保护及计量电路II传输过来的电网或电能用户的用电量，并当离网状态下发电量大于用电量时通过电池组群工作模式控制电路设定一电量不足的电池组工作在充电模式并控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流、控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换、控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电，当离网状态下发电量小于用电量时通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式并控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线，以及控制功率因数补偿电路对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值。
5.根据权利要求1所述的一种微电网供电系统，其特征在于并网状态下可以减小电池组的电池容量。
6.一种微电网供电系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤: S1:电池组监测保护电路实时监测电池组群各个电池组的电量状态变化并传输给控制器，控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式，同时电池组群工作模式控制电路将供电模式设定信号发送至控制器，执行S2 ； S2:控制器控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并通过配电母线传输给发电机，所述发电机包括太阳能发电机和备用发电机；所述备用发电机为风力发电机、燃气式斯特林发电机和柴油发电机至少一种；执行S3 ； S3:控制器根据当前的直射辐射强度选择将利用配电母线传输过来的交流电源启动的发电机，当直射辐射强度达到设定值时，选择太阳能发电机发电，当直射辐射强度未达到设定值时，选择备用发电机发电，执行S4 ； S4:启动后的发电机发电通过配电母线将其发出交流电利用电网接口传输给电网或提供用电负荷给电能用户，监控保护及计量电路I实时计量发电机的发电量并传输给控制器，监控保护及计量电路II实时计量电网或电能用户的用电量并传输给控制器，执行S5 ； 55:控制器判断当离网状态下发电量是否大于用电量，是则执行S6，否则执行S7 ； 56:控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量不足的电池组工作在充电模式，同时电池组群工作模式控制电路将充电模式设定信号发送至控制器，控制器控制整流电路对配电母线传输过来的交流电进行整流、控制DC/DC电路对整流电路输出的直流电进行电压变换、控制充电电路利用DC/DC电路输出的直流电压对工作在充电模式的电池组进行充电； 57:控制器通过电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式，同时电池组工作模式控制电路将供电模式设定信号发送至控制器，控制器控制逆变电路对工作在供电模式的电池组输出的直流电逆变为固定频率的交流电并传输至配电母线补充用电量以及通过配电母线传输给备用发电机。
7.根据权利要求6所述的一种微电网供电系统的控制方法，其特征在于还具有S8，控制器控制功率因数补偿电路对发电机进行无功功率补偿，将发电机功率因数调节至设定值。
8.根据权利要求6所述的一种微电网供电系统的控制方法，其特征在于还具有S9，控制器通过控制DC/DC电路的输出电流调节工作在充电模式的电池组的充电电流。
9.根据权利要求6所述的一种微电网供电系统的控制方法,其特征在于还具有SlO,电池组监测保护电路根据监测的各个电池组的电量状态变化，并当出现任一电池组过充、过放、过压、欠压、过热、过载和反接时，启动防过充、防过放、防过压、防欠压、防过热、防过载和防反接的安全保护电路。
10.根据权利要求6所述的一种微电网供电系统的控制方法，其特征在于还具有S11，离网状态下且所述发电机为太阳能斯特林发电机或燃气式斯特林发电机时，电池组群工作模式控制电路设定一电量充满的电池组工作在供电模式保持任一时刻电池组群持续传输直流电给输出固定频率 至配电母线的逆变电路。
全文摘要
本发明公开了一种微电网供电系统及控制方法，所述系统包括发电机、整流电路、DC/DC电路、充电电路、电池组群工作模式控制电路、电池组群、逆变电路、配电母线和控制器，还包括监控保护及计量电路Ⅰ、监控保护及计量电路Ⅱ、功率因数补偿电路和电池组监测保护电路；本发明既可以工作在并网状态，也可以实现离网供电，能够有效结合太阳能发电机、备用发电机和电池组群实现可靠持续供电。
文档编号H02J3/32GK103151799SQ201310109139
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月30日 优先权日2013年3月30日
发明者张彦明, 王振声 申请人:大连宏海新能源发展有限公司