CN112491098A - 一种多端口智能微电网能源交换机及其控制方法和*** - Google Patents

一种多端口智能微电网能源交换机及其控制方法和*** Download PDF

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CN112491098A CN201910865216.7A CN201910865216A CN112491098A CN 112491098 A CN112491098 A CN 112491098A CN 201910865216 A CN201910865216 A CN 201910865216A CN 112491098 A CN112491098 A CN 112491098A
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苏剑
刘海涛
吴鸣
熊雄
张颖
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程艳
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Abstract

本发明公开了一种多端口智能微电网能源交换机及其控制方法和***，所述能源交换机包括：光伏斩波器、至少两个储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器、从机逆变器和控制芯片；所述光伏斩波器的一端和主机逆变器的一端连接，一个储能斩波器的一端和从机逆变器的一端连接，另一个储能斩波器的一端和输出斩波器的一端连接；所述主机逆变器的另一端和从机逆变器的另一端连接生成三路交流端口和第一路直流端口，所述输出斩波器的另一端生成第二路直流端口；所述光伏斩波器的另一端外接光伏发电站，两个储能斩波器的另一端分别连接一个外部储能。本发明实现了新能源并网，缩小了***占地，减小了投资成本，便于能源互联网的建设工作。

Description

一种多端口智能微电网能源交换机及其控制方法和***
技术领域
本发明涉及微电网及能量交换领域，具体涉及一种多端口智能微电网能源交换机及其控制方法和控制***。
背景技术
能源互联网是综合运用先进的电力电子技术，信息技术和智能管理技术，将大量由分布式能量采集装置，分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来，以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。能源互联网在近些年得到了快速的发展，不同的研究者分别从不同角度发展实现能源互联网，致力于建立一个电力为核心，能源与信息深度融合、互联互动的新一代智慧网络。微电网是区域能源互联网的基本组成单元，传统微电网建设方案多基于光伏变流器、储能变流器及风机变流器等专用电力电子并网接口实现新能源并网，***占地广，投资较大，不利于能源互联网的建设工作。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种多端口智能微电网能源交换机，包括：光伏斩波器、至少两个储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器、从机逆变器和控制芯片；
所述光伏斩波器的一端和主机逆变器的一端连接，一个储能斩波器的一端和从机逆变器的一端连接，另一个储能斩波器的一端和输出斩波器的一端连接；
所述主机逆变器的另一端和从机逆变器的另一端连接生成三路交流端口和第一路直流端口，所述输出斩波器的另一端生成第二路直流端口，第一路交流端口与电网连接，其余交流端口以及所述第一路直流端口和第二路直流端口均与负载连接；
所述光伏斩波器的另一端外接光伏发电站，两个储能斩波器的另一端分别连接一个外部储能。
优选的，所述第一路直流端口与48V直流负载连接。
优选的，所述第二路直流端口与400V直流负载连接。
优选的，所述第一交流端口依次通过逆变器侧并网开关和网侧并网开关与电网连接。
基于同一发明构思本发明还提供了一种对多端口智能微电网能源交换机的控制方法，包括：
S1、通过各储能斩波器分别检测与各储能斩波器连接的储能的电压，当任何一路储能的电压>储能阈值时，则储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行S2；否则通过光伏斩波器检测光伏发电站是否有电，当光伏发电站有电时为任意一路储能充电，继续检测储能的电压；
S2、设置输出斩波器的运行模式并判断网侧电压是否有电，当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，执行S3将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，执行S4将光伏功率以最大输出模式送到负载侧；
S3、设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，并基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电；
S4、设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，并基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态。
优选的，所述储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行S2，包括：
当储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行时，判断直流母线侧电压是否到达控制目标值，如果直流母线电压大于所述控制目标值，则闭合逆变器侧的并网开关执行S2，否则继续检测各储能的电压。
优选的，所述设置输出斩波器的运行模式，包括：
设置输出斩波器运行的低压电压值，将输出斩波器作为充电桩；
所述低压电压为400V。
优选的，所述当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，执行S3将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，执行S4将光伏功率以最大输出模式送到负载侧，包括：
当网侧电压有电时，则闭合网侧并网开关开启运行并网模式，执行S3将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则断开网侧并网开关开启离网模式，执行S4将光伏功率以最大输出模式送到负载侧。
优选的，所述设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，包括：
设置主机逆变器在给定并网功率的PQ模式下运行，从机逆变器自动跟随主机逆变器。
优选的，所述基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电，包括：
当已经投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则改变并网功率给定值，光伏发电站为对应储能进行充电，直到充到90％，否则光伏功率全部并网；
当未投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则按照各储能荷电状态的比例更改功率分配系数，让光伏发电站为各储能充电，当各储能的荷电状态均为90％后停止充电，光伏功率全部并网。
优选的，所述开启离网模式之前，包括：
判断各储能的荷电状态，当任意储能的荷电状态大于30％，则开启离网模式，否则继续检测各储能的电压。
优选的，所述设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，包括：
设置主机逆变器在交流电压380V的条件下以VF模式运行，从机逆变器自动跟随主机逆变器。
优选的，所述基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态，包括：
当光伏功率>负载功率，则光伏斩波器中剩余的光伏功率给荷电状态<90％的储能充电，当储能的荷电状态达到90％后，剩余的光伏功率会抬高直流母线电压，则光伏斩波器进入限功率运行模式，限功率的给定值＝负载功率；
当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态>30％，则光伏斩波器以最大功率运行且各储能都进入定直流母线模式，各储能按照下垂控制对负载放电；
当光伏功率<负载功率且任一储能的荷电状态低于30％，则荷电状态低于30％的储能待机；
当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态都低于30％，则各储能都处于待机回到S1。
优选的，所述设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，还包括：
多端口智能微电网能源交换机在并网运行控制中进行孤岛检测，如果发生了孤岛，则根据过欠压或者过欠频转到VF模式中。
优选的，所述设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，还包括：
多端口智能微电网能源交换机在离网运行模式中如果电网恢复正常，则转到并网运行模式。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种对多端口智能微电网能源交换机的控制***，包括：
检测电压模块，用于通过各储能斩波器分别检测与各储能斩波器连接的储能的电压，当任何一路储能的电压>储能阈值时，则储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行判断模块；否则通过光伏斩波器检测光伏发电站是否有电，当光伏发电站有电时为任意一路储能充电，继续检测储能的电压；
判断模块，用于设置输出斩波器的运行模式并判断网侧电压是否有电，当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，调用并网模块将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，调用离网模块将光伏功率以最大输出模式送到负载侧；
并网模块，用于设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，并基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电；
离网模块，用于设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，并基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态。
优选的，所述判断模块，包括：
并网判断单元，用于当网侧电压有电时，则闭合网侧并网开关开启运行并网模式，执行并网模块将光伏功率以最大输出模式送到网侧，
离网判断单元，用于当网侧电压没有电时，则断开网侧并网开关开启离网模式，执行离网模块将光伏功率以最大输出模式送到负载侧。
优选的，所述并网模块，包括：
第一并网单元，用于当已经投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则改变并网功率给定值，光伏发电站为对应储能进行充电，直到充到90％，否则光伏功率全部并网；
第二并网单元，用于当未投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则按照各储能荷电状态的比例更改功率分配系数，让光伏发电站为各储能充电，当各储能的荷电状态均为90％后停止充电，光伏功率全部并网。
优选的，所述离网模块，包括：
第一离网单元，用于当光伏功率>负载功率，则光伏斩波器中剩余的光伏功率给荷电状态<90％的储能充电，当储能的荷电状态达到90％后，剩余的光伏功率会抬高直流母线电压，则光伏斩波器进入限功率运行模式，限功率的给定值＝负载功率；
第二离网单元，用于当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态>30％，则光伏斩波器以最大功率运行且各储能都进入定直流母线模式，各储能按照下垂控制对负载放电；
第三离网单元，用于当光伏功率<负载功率且任一储能的荷电状态低于30％，则荷电状态低于30％的储能待机；
第四离网单元，用于当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态都低于30％，则各储能都处于待机调用检测电压模块。
优选的，所述控制***部署于控制芯片上，所述控制芯片分别与所述光伏斩波器、各储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器和从机逆变器连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的能源交换机包括：光伏斩波器、至少两个储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器、从机逆变器和控制芯片；所述光伏斩波器的一端和主机逆变器的一端连接，一个储能斩波器的一端和从机逆变器的一端连接，另一个储能斩波器的一端和输出斩波器的一端连接；所述主机逆变器的另一端和从机逆变器的另一端连接生成三路交流端口和第一路直流端口，所述输出斩波器的另一端生成第二路直流端口，第一路交流端口与电网连接，其余交流端口以及所述第一路直流端口和第二路直流端口均与负载连接；所述光伏斩波器的另一端外接光伏发电站，两个储能斩波器的另一端分别连接一个外部储能，实现了新能源并网，缩小了***占地，减小了投资成本，便于能源互联网的建设工作。
(2)本发明提供的能源交换机实现了微电网内交直流侧的柔性互联，可直接接入光伏，储能，电动汽车、电动自行车等直流负荷，以及220V/380V交流负荷；既能实现直流侧光伏、储能、交直流负荷的自治控制，形成灵活共济的交直流微网；也能实现分布式电源、储能、交直流负荷的协调优化运行。
(3)本发明提供的能源交换机采用集成化设计，可减少了微电网建设的前期投资，微网能源交换机设备集成了储能双向交直流变换、光伏交直流变换等一次功率转换模块，以及自适应就地管控软件，可减少微电网建设前期的总设备投资。
(4)本发明提供的能源交换机可靠性高，运维费用低，微网能源交换机在投入运行期间，可以提高安全性，运行稳定，运行故障率低；同时由于运维的设备减少，使得巡检人工费降低；维护环节的减少，也有效降低了维护费用。
(5)本发明提供的能源交换机由于下垂特性的固有特点，直流母线电压会随***运行状态的改变而发生变化，能源交换机具备双储能结构，采用双储能功率下垂控制共同维持直流母线电压，抑制电压和功率偏差，更利于交流侧并离网切换。
附图说明
图1为本发明中多端口智能微电网能源交换机的结构示意图；
图2为本发明中一种对多端口智能微电网能源交换机的控制方法流程图；
图3为本发明中一种对多端口智能微电网能源交换机的具体控制方法流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1
基于集约化和一二次融合思想，本发明提出了一种多端口智能微电网能源交换机，可集成接入光伏、交流电源、储能、多电压等级的直流负载和交流负载。同时，提出了针对该能源交换机的多能互补运行控制策略，该策略集成于能源交换机内，实现了整机一二次融合，可实现交/直流电源和交/直流负荷之间的源荷储协调控制及能源优化管理功能；采用双储能结构，并通过功率下垂控制共同维持直流母线电压，便于交流侧实现无缝并离网切换，为未来区域能源互联网的建设提供技术支撑。
如图1所示，本发明提供的一种多端口智能微电网能源交换机，包括：光伏斩波器、至少两个储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器、从机逆变器和控制芯片；
所述光伏斩波器的一端和主机逆变器的一端连接，一个储能斩波器的一端和从机逆变器的一端连接，另一个储能斩波器的一端和输出斩波器的一端连接；
所述主机逆变器的另一端和从机逆变器的另一端连接生成三路交流端口和第一路直流端口，所述输出斩波器的另一端生成第二路直流端口，第一路交流端口与电网连接，其余交流端口以及所述第一路直流端口和第二路直流端口均与负载连接；
所述光伏斩波器的另一端外接光伏发电站，两个储能斩波器的另一端分别连接一个外部储能；
所述控制芯片分别与光伏斩波器、各储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器和从机逆变器连接，用于发送控制信号。
本发明提出了一种多端口的能源交换机架构生成三路直流输入，其中一路为光伏输入，两路为储能输入；提供48/400V两路直流输出，可直接接入电动汽车、电动自行车等直流负荷；同时提供220/380V三路交流电源接口，其中一路连接380V三相电网，一路连接单相200V本地负载，一路连接380V三相本地负载。综上，该能源交换机包含五路直流端口，三路交流端口。
如图2所示本发明提供了一种对多端口智能微电网能源交换机的控制方法，包括：
S1、控制芯片通过各储能斩波器分别检测与各储能斩波器连接的储能的电压，当任何一路储能的电压>储能阈值时，则储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行S2；否则通过光伏斩波器检测光伏发电站是否有电，当光伏发电站有电时为任意一路储能充电，继续检测储能的电压；
S2、设置输出斩波器的运行模式并判断网侧电压是否有电，当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，执行S3将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，执行S4将光伏功率以最大输出模式送到负载侧；
S3、设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，并基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电；
S4、设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，并基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态。
以图3所示对多端口智能微电网能源交换机的控制方法进行具体解释：
S1、控制芯片通过各储能斩波器分别检测与各储能斩波器连接的储能的电压，当任何一路储能的电压>储能阈值时，则储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行S2；否则通过光伏斩波器检测光伏发电站是否有电，当光伏发电站有电时为任意一路储能充电，继续检测储能的电压，具体包括：
1)两路电池中任何一路电池的电压大于一定值，则开启定直流母线电压模式运行，进行第二步。若两路电池电压都不符合开机条件，则判断光伏是否有电：光伏有电，则光伏向任意一路电池充电，待该路电压大于一定值，开启定直母电压模式，进行第二步；光伏发电机无电，则待机。
2)用已经开启定直流母线电压模式运行的储能斩波器开启定直流母线模式发波，判断直流母线侧电压是否到达设定的控制目标值，如果直流母线电压等于控制目标值时则闭合逆变器侧并网开关，即图1中的KM1，然后进行第三步，如果直流母线电压达不到控制目标值则回到步骤(1)；其中本实施例中设定的控制目标值为750V；直流母线电压即DD2和DD3的电压；
S2、设置输出斩波器的运行模式并判断网侧电压是否有电，当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，执行S3将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，执行S4将光伏功率以最大输出模式送到负载侧，具体包括：
3)DD4在750V直流母线电压建立后，开机DD4定低压电压400V，做充电桩；
4)判断网侧电压，如果网侧电压正常则闭合网侧并网开关，即图1中的QF14，同时逆变器开启并网模式运行，功率给定值为光伏输出功率值；如果网侧电压异常，则断开网侧并网开关，同时设备开启VF模式，定电压给定值为220V，然后进行下一步。
S3、设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，并基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电，具体包括：
5)如果设备在第4)步中开启了并网运行模式，光伏的功率以最大输出模式送到网侧。先设置DA1在PQ模式运行给定并网功率，DA2自动跟随DA1，其中PQ模式开机功率给定且DSP已设定；然后根据两路电池的SOC分两种情况控制：
如果投入定直流母线模式运行的那组电池的SOC低于90％，则改变并网功率给定值，使得一部分功率给电池充电，直到充到90％为止；如果另一组电池的SOC低于90％，则让其电池也投入定直流母线模式运行中，按照SOC的比例更改功率分配系数达到“少则多充”目的，两路电池的SOC均为90％后则停掉备用电池。
S4、设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，并基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态，具体包括：
6)如果设备在第3)步中开启了离网VF运行模式，光伏的功率以最大输出模式送到负载侧。先判断开机时刻电池SOC是否大于30％，如果开机时刻电池SOC大于30％，则设置DA1在VF模式运行，定交流电压380V；DA2自动跟随A1，其中PQ模式开机功率给定且DSP已设定。本实施例按所接负载功率小于60kW，即DA1不运行降压限流模式考虑，然后分以下两种情况进行控制：
①如果光伏的功率大于负载功率，则设剩余部分给电池充电，电池SOC达到90％后，光伏剩余功率会抬高直流母线电压，则光伏进入限功率运行模式，限功率的给定值＝负载功率，该过程中判断充电条件和充电方法与并网状态下相同。
②如果光伏功率小于负载功率，则开启另一路电池一起定直母，两路电池按照下垂控制对负载放电，有一路电池的SOC低于30％，则停掉这路电池的支路工作，如果两路电池的SOC都低于30％，则设备处于待机状态回到步骤1)，等待网侧电压正常并网。该过程中1)一组电池工作，就一组电池放电；2)两组电池工作，放电功率均分。
需要说明的是：①定值母环节工作的电池SOC大于30％，VF模式才能运行起来(当只有一组电池工作时判断一组，当两组电池都工作时则判断两组)；②若开机时刻电池SOC小于30％，则VF模式不能运行，只能等电网正常进入PQ模式运行对电池充电。
7)设备在并网运行控制中进行孤岛检测，如果发生了孤岛，则根据过欠压或者过欠频转到VF模式中。
8)设备在离网运行控制中如果电网恢复正常，则设备开始同期，转到并网运行模式。
本申请中负荷侧的开关QF10、QF11和QF12根据实际需要开合。
实施例2
本发明提出了一种能源交换机具体结构如图1所示，该装置由6台单变流器组成双及式结构，其中DD1、DD2、DD3、DD4分别为光伏斩波器、第一储能斩波器、第二储能斩波器、400V输出斩波器，DA1、DA2分别为主机逆变器和从机逆变器，均为三相三线，经变压器变为三相四线，可接单相负载。48V直流模块输入为单相交流220V输入。开关QF1和QF2为光伏斩波器的输入和输出开关，开关QF2和QF5为第一储能斩波器的输入和输出开关，开关QF3和QF6为第二储能斩波器的输入和输出开关，开关QF9和QF10为400V输出斩波器的输入和输出开关，开关QF7为主机逆变器的直流输入开关，开关QF8为从机逆变器的直流输入开关，QF11为三相四线交流负载开关，QF12为单相交流负载开关，QF13为直流48V的输出开关，QF14为网侧电网开关，开关KM1为逆变器侧并网开关，用于并离网切换。
本发明提出的一种面向区域能源互联网的八端口智能微电网能源交换机架构，可直接并入380V电网，接入光伏，两路储能，电动汽车(400V)、电动自行车(48V)等直流负荷，220V/380V交流负荷；高度集成了光伏逆变器、储能双向变流器等一次变流设备，可快速搭建交直流互联微电网，减少工程建设前期投资。
本发明提出的一种基于能源交换机的交直流混合微电网的运行控制策略，采用双储能功率下垂控制共同维持直流母线电压，抑制电压和功率偏差，更利于交流侧并离网切换，实现源、荷、储的协调控制。
实施例3
基于同一发明构思本发明还提供了一种对多端口智能微电网能源交换机的控制***，包括：
检测电压模块，用于通过各储能斩波器分别检测与各储能斩波器连接的储能的电压，当任何一路储能的电压>储能阈值时，则储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行判断模块；否则通过光伏斩波器检测光伏发电站是否有电，当光伏发电站有电时为任意一路储能充电，继续检测储能的电压；
判断模块，用于设置输出斩波器的运行模式并判断网侧电压是否有电，当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，调用并网模块将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，调用离网模块将光伏功率以最大输出模式送到负载侧；
并网模块，用于设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，并基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电；
离网模块，用于设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，并基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态。
实施例中，所述判断模块，包括：
并网判断单元，用于当网侧电压有电时，则闭合网侧并网开关开启运行并网模式，执行并网模块将光伏功率以最大输出模式送到网侧，
离网判断单元，用于当网侧电压没有电时，则断开网侧并网开关开启离网模式，执行离网模块将光伏功率以最大输出模式送到负载侧。
实施例中，所述并网模块，包括：
第一并网单元，用于当已经投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则改变并网功率给定值，光伏发电站为对应储能进行充电，直到充到90％，否则光伏功率全部并网；
第二并网单元，用于当未投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则按照各储能荷电状态的比例更改功率分配系数，让光伏发电站为各储能充电，当各储能的荷电状态均为90％后停止充电，光伏功率全部并网。
实施例中，所述离网模块，包括：
第一离网单元，用于当光伏功率>负载功率，则光伏斩波器中剩余的光伏功率给荷电状态<90％的储能充电，当储能的荷电状态达到90％后，剩余的光伏功率会抬高直流母线电压，则光伏斩波器进入限功率运行模式，限功率的给定值＝负载功率；
第二离网单元，用于当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态>30％，则光伏斩波器以最大功率运行且各储能都进入定直流母线模式，各储能按照下垂控制对负载放电；
第三离网单元，用于当光伏功率<负载功率且任一储能的荷电状态低于30％，则荷电状态低于30％的储能待机；
第四离网单元，用于当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态都低于30％，则各储能都处于待机调用检测电压模块。
实施例中，所述控制***部署于控制芯片上，所述控制芯片分别与所述光伏斩波器、各储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器和从机逆变器连接。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (20)

1.一种多端口智能微电网能源交换机，其特征在于，包括：光伏斩波器、至少两个储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器、从机逆变器和控制芯片；
所述光伏斩波器的一端和主机逆变器的一端连接，一个储能斩波器的一端和从机逆变器的一端连接，另一个储能斩波器的一端和输出斩波器的一端连接；
所述主机逆变器的另一端和从机逆变器的另一端连接生成三路交流端口和第一路直流端口，所述输出斩波器的另一端生成第二路直流端口，第一路交流端口与电网连接，其余交流端口以及所述第一路直流端口和第二路直流端口均与负载连接；
所述光伏斩波器的另一端外接光伏发电站，两个储能斩波器的另一端分别连接一个外部储能。
2.如权利要求1所述的能源交换机，其特征在于，所述第一路直流端口与48V直流负载连接。
3.如权利要求1所述的能源交换机，其特征在于，所述第二路直流端口与400V直流负载连接。
4.如权利要求1所述的能源交换机，其特征在于，所述第一交流端口依次通过逆变器侧并网开关和网侧并网开关与电网连接。
5.一种对权利要求1-4所述的多端口智能微电网能源交换机的控制方法，其特征在于，包括：
S1、通过各储能斩波器分别检测与各储能斩波器连接的储能的电压，当任何一路储能的电压>储能阈值时，则储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行S2；否则通过光伏斩波器检测光伏发电站是否有电，当光伏发电站有电时为任意一路储能充电，继续检测储能的电压；
S2、设置输出斩波器的运行模式并判断网侧电压是否有电，当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，执行S3将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，执行S4将光伏功率以最大输出模式送到负载侧；
S3、设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，并基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电；
S4、设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，并基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行S2，包括：
当储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行时，判断直流母线侧电压是否到达控制目标值，如果直流母线电压大于所述控制目标值，则闭合逆变器侧的并网开关执行S2，否则继续检测各储能的电压。
7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述设置输出斩波器的运行模式，包括：
设置输出斩波器运行的低压电压值，将输出斩波器作为充电桩；
所述低压电压为400V。
8.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，执行S3将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，执行S4将光伏功率以最大输出模式送到负载侧，包括：
当网侧电压有电时，则闭合网侧并网开关开启运行并网模式，执行S3将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则断开网侧并网开关开启离网模式，执行S4将光伏功率以最大输出模式送到负载侧。
9.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，包括：
设置主机逆变器在给定并网功率的PQ模式下运行，从机逆变器自动跟随主机逆变器。
10.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电，包括：
当已经投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则改变并网功率给定值，光伏发电站为对应储能进行充电，直到充到90％，否则光伏功率全部并网；
当未投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则按照各储能荷电状态的比例更改功率分配系数，让光伏发电站为各储能充电，当各储能的荷电状态均为90％后停止充电，光伏功率全部并网。
11.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述开启离网模式之前，包括：
判断各储能的荷电状态，当任意储能的荷电状态大于30％，则开启离网模式，否则继续检测各储能的电压。
12.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，包括：
设置主机逆变器在交流电压380V的条件下以VF模式运行，从机逆变器自动跟随主机逆变器。
13.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态，包括：
当光伏功率>负载功率，则光伏斩波器中剩余的光伏功率给荷电状态<90％的储能充电，当储能的荷电状态达到90％后，剩余的光伏功率会抬高直流母线电压，则光伏斩波器进入限功率运行模式，限功率的给定值＝负载功率；
当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态>30％，则光伏斩波器以最大功率运行且各储能都进入定直流母线模式，各储能按照下垂控制对负载放电；
当光伏功率<负载功率且任一储能的荷电状态低于30％，则荷电状态低于30％的储能待机；
当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态都低于30％，则各储能都处于待机回到S1。
14.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，还包括：
多端口智能微电网能源交换机在并网运行控制中进行孤岛检测，如果发生了孤岛，则根据过欠压或者过欠频转到VF模式中。
15.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，还包括：
多端口智能微电网能源交换机在离网运行模式中如果电网恢复正常，则转到并网运行模式。
16.一种对权利要求1-4所述的多端口智能微电网能源交换机的控制***，其特征在于，包括：
检测电压模块，用于通过各储能斩波器分别检测与各储能斩波器连接的储能的电压，当任何一路储能的电压>储能阈值时，则储能电压>储能阈值对应的储能斩波器开启定直流母线电压模式运行并执行判断模块；否则通过光伏斩波器检测光伏发电站是否有电，当光伏发电站有电时为任意一路储能充电，继续检测储能的电压；
判断模块，用于设置输出斩波器的运行模式并判断网侧电压是否有电，当网侧电压有电时，则开启运行并网模式，调用并网模块将光伏功率以最大输出模式送到网侧，否则开启离网模式，调用离网模块将光伏功率以最大输出模式送到负载侧；
并网模块，用于设置主机逆变器和从机逆变器的并网运行模式，并基于各储能荷电状态，确定光伏发电站是否为各储能充电；
离网模块，用于设置主机逆变器和从机逆变器的离网运行模式，并基于光伏功率和负载功率的关系，以及各储能的荷电状态，确定光伏斩波器的运行模式以及各储能的运行状态。
17.如权利要求16所述的控制***，其特征在于，所述判断模块，包括：
并网判断单元，用于当网侧电压有电时，则闭合网侧并网开关开启运行并网模式，执行并网模块将光伏功率以最大输出模式送到网侧，
离网判断单元，用于当网侧电压没有电时，则断开网侧并网开关开启离网模式，执行离网模块将光伏功率以最大输出模式送到负载侧。
18.如权利要求16所述的控制***，其特征在于，所述并网模块，包括：
第一并网单元，用于当已经投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则改变并网功率给定值，光伏发电站为对应储能进行充电，直到充到90％，否则光伏功率全部并网；
第二并网单元，用于当未投入定直流母线模式运行的储能的荷电状态低于90％时，则按照各储能荷电状态的比例更改功率分配系数，让光伏发电站为各储能充电，当各储能的荷电状态均为90％后停止充电，光伏功率全部并网。
19.如权利要求16所述的控制***，其特征在于，所述离网模块，包括：
第一离网单元，用于当光伏功率>负载功率，则光伏斩波器中剩余的光伏功率给荷电状态<90％的储能充电，当储能的荷电状态达到90％后，剩余的光伏功率会抬高直流母线电压，则光伏斩波器进入限功率运行模式，限功率的给定值＝负载功率；
第二离网单元，用于当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态>30％，则光伏斩波器以最大功率运行且各储能都进入定直流母线模式，各储能按照下垂控制对负载放电；
第三离网单元，用于当光伏功率<负载功率且任一储能的荷电状态低于30％，则荷电状态低于30％的储能待机；
第四离网单元，用于当光伏功率<负载功率且各储能的荷电状态都低于30％，则各储能都处于待机调用检测电压模块。
20.如权利要求16所述的控制***，其特征在于，所述控制***部署于控制芯片上，所述控制芯片分别与所述光伏斩波器、各储能斩波器、输出斩波器、主机逆变器和从机逆变器连接。
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