(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211273573.2 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 北京双登慧峰聚 能科技有限公司 地址 100070 北京市丰台区南四环西路18 8 号十六区4 号楼 申请人 双登集团股份有限公司 (72)发明人 福尔康　刘长运　樊苗　 (74)专利代理 机构 北京中知法苑知识产权代理 有限公司 1 1226 专利代理师 蔚湘莹 (51)Int.Cl. H02J 1/10(2006.01) H02J 13/00(2006.01) H02J 9/06(2006.01) H02J 9/08(2006.01)H02J 5/00(2016.01) (54)发明名称 以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电 网控制装置 (57)摘要 本发明提供一种以光伏为中心的直流耦合 离网型储能微电网控制装置， 包括连接光伏阵列 与直流母线的DC ‑DC转换器、 电池系统管理单元、 连接直流母线和交流母线的DC ‑AC转换器、 多个 直流侧开关、 多个交流侧开关、 可编程逻辑控制 器,以及数据服务器。 其中， DC ‑DC转换器与直流 母线之间、 DC ‑AC转换器与直流母线之间均通过 直流侧开关相连接； DC ‑AC转换器与交流母线之 间通过交流侧开关相连接； 交流侧、 直流侧开关 均集成有电压、 电流信号测量仪器和受控单元。 可编程逻辑控制器包括包含有电池寿命优化单 元。 本发明公开的控制装置， 无需修改链路电容 器上DC‑DC和DC‑AC转换器中的控制回路， 便 可控 制直流母线的电压。 同时， 可通过电池寿命优化 单元预估电池 寿命帮助用户调整 控制策略。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115513933 A 2022.12.23 CN 115513933 A 1.以光伏为中心的直流耦合离网型储能微电网控制装置， 所述直流耦合离网型储能微 电网包括： 光伏阵列、 直流母线、 交流母线、 由多组电池簇构成的电池系统， 每组电池簇均包 含多个电池箱， 至少一个与交流母线相连接的应急备用发电机组， 以及负载； 其特征在于， 所述控制 装置包括： 连接光伏阵列与直流母线的DC ‑DC转换器、 电池系统管理单元、 连接直 流母线和交流母线的DC ‑AC转换器、 多个直流侧开关、 多个交流侧开关、 可编程逻辑控制器, 以及至少一个数据服 务器， 其中， 所述DC‑DC转换器与直流母线之间通过一个直流侧开关相连接； 所述直流侧开关集成 有电压、 电流信号测量仪器， 以及受控单元； 所述电压、 电流信号测量仪器与所述可编程逻 辑控制器相连接， 用于获取直 流母线的实时电压和实时电流并发送至可编程逻辑控制器； 每组电池簇各自通过一个独立的直流侧开关连接至直流母线， 并且每组电池簇均设置 有独立的电池簇管理系统； 每个电池箱均设置有独立的电池箱管理系统； 所有电池箱管理系统与对应的电池簇管 理系统相连接； 每个电池簇管理系统均连接至所述电池系统管理单元； 所述电池系统管理 单元用于获取电池系统数据、 电池现场数据和每个电池箱的实时数据， 所述实时数据至少 包括电池箱的电量、 电流 值、 电流方向、 电压值和温度； 所述DC‑AC转换器与 直流母线之间通过一个直流侧开关相连接； 所述DC ‑AC转换器与交 流母线之 间通过一个交流侧开关相连接； 所述交流侧开关集成有电压、 电流信号测量仪器， 以及受控 单元； 所述电压、 电流信号测量仪器与所述可编程逻辑控制器相连接， 用于获取 交 流母线的实时电压和实时电流并发送至可编程逻辑控制器； 所述可编程逻辑控制器分别与所有直流侧开关的受控单元、 交流侧开关的受控单元、 DC‑DC转换器、 DC ‑AC转换器、 电池系统管 理单元和应急备用发电机组相连接； 所述可编程逻 辑控制器包括通用模块、 开关模块和报警模块， 其中， 所述通用模块包括电池寿命优化单 元， 所述电池寿命优化单元与电池系统管理单元相连接， 用于根据获取 的电池系统数据预 估电池系统的预估循环寿命， 以及， 根据获取的电池现场数据计算剩余循环寿命； 电池寿命 优化单元还用于在比较预估循环寿命和剩余循环寿命之后， 生成电池寿命 优化信息； 所述数据服务器与 可编程逻辑控制器相连接， 用于保存可编 程逻辑控制器接收的数据 和生成的数据。 2.根据权利要求1所述的控制装置， 其特征在于， 其中， 所述通用模块还包括电池状态 监测单元、 DC ‑DC转换器单元、 DC ‑AC转换器单元、 实时传感单元、 发电机组单元和数据服务 器单元； 其中， 所述电池状态监测单元分别与所述电池系统管理单元、 直流侧开关的 电压、 电流信号 测量仪器， 以及， 交流侧 开关的电压、 电流信号测量仪器相连接， 用于监测电池系统中每一 个电池箱的状态， 所述电池箱的状态包括： 电池怠速状态、 电池充电状态、 电池放电状态和 电池故障状态； DC‑DC转换器单元， 所述DC ‑DC转换器单元分别与所述开关模块、 DC ‑DC转换器、 电池系 统管理单元和数据服务器单元相连接， 用于根据最大功 率点追踪算法MPPT和斜坡率控制方 法控制DC ‑DC转换器， 以及， 向开关模块发送控制信号； DC‑AC转换器单元， 所述DC ‑AC转换器单元分别与所述开关模块、 DC ‑AC转换器、 电池状 态监测单元、 电池系统管理单元以及发电机组单元相连接， 用于根据电池箱的状态控制D C‑权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115513933 A 2AC转换器， 以及， 向开关模块发送控制信号； 实时传感单元， 所述实时传感单元分别与每一个直流侧开关及交流侧开关上集成的电 压、 电流信号测量仪器相连接， 用于获取并存储直流电压、 直流电流、 交流相电压、 交流相电 流和交流相频率； 发电机组单元， 与应急备用发电机相连接， 用于监测应急备用发电机的参数， 以及， 向 应急备用发电机的控制器发送启停信号； 数据服务器单元， 分别与电池状态监测单元和实时传感单元相连接， 用于获取并存储 电池箱的状态、 直流电压、 直流电流、 交流相电压、 交流相电流和交流相频率， 以及， 存储包 括斜率和日照强度在内的历史数据。 3.根据权利要求2所述的控制装置， 其特征在于， 所述电池状态监测单元包括： 数据获 取子单元和电池状态确定 子单元； 其中： 所述数据获取子单元分别与电池系统管理单元和实时传感单元相连接， 用于通过实时 传感单元获取直 流母线实时电压， 以及， 通过电池管理单 元获取每一个电池箱的实时数据； 所述电池状态确定子单元与 所述数据获取子单元相连接， 用于获取直流母线实时电压 和每一个电池箱的实时数据， 并根据直流母线实时电压和电池箱的实时数据分别确定每一 个电池箱的状态； 在直流母线实时电压属于预设正常范围， 且电池箱的电量达到最大值时， 确定所述电池箱的状态为电池怠速状态； 在电池箱的电量降低到最小值时， 或， 电池箱的温 度高于预设高温或低于预设低 温时， 确定所述电池箱的状态为电池故障状态； 在电池箱的 电流方向为向外流出时， 确定所述电池箱的状态为电池放电状态； 在电池箱的电流方向为 向内流入时， 确定所述电池箱的状态为电池充电状态。 4.根据权利要求2所述的控制装置， 其特征在于， 所述开关模块， 与通用模块相连接， 用 于接收DC ‑DC转换器单元和DC ‑AC转换器单元发送的控制信号， 并根据控制 信号向对应直流 侧开关的受控单 元和/或交流侧开关的受控单 元发送开启信号或关闭信号。 5.根据权利要求1所述的控制装置， 其特征在于， 所述报 警模块与电池系统管理单元相 连接， 用于获取每一个电池箱的实时数据， 并在电池箱的电压值、 电流值和/或温度超出预 设正常范围时， 向用户发出报警信息 。 6.根据权利要求1所述的控制装置， 其特 征在于， 所述控制装置还 包括： 所述应急备用发电机组通过一个交流侧开关与交流母线相连接； 应急备用发电机组包含多个应急备用发电机， 每个应急备用发电机组均设置有独立的 控制器， 用于控制应急备用发电机的运行。 7.根据权利要求1所述的控制装置， 其特 征在于， 所述控制装置还 包括： 负载通过至少一个交流侧开关与交流母线相连接 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115513933 A 3