42、高可靠性电源微电网：架构、控制、保护与演示

高可靠性电源微电网：架构、控制、保护与演示

在高可靠性电源微电网系统中，诸如超级不间断电源（Super UPS）等设备的运行模式、电源管理以及保护机制至关重要。接下来，我们将详细探讨这些方面的内容。

1. 旁路模式

在Super UPS系统中，两个负载逆变器通常采用并联的冗余结构。这种结构下，即使其中一个逆变器发生故障，也不会导致负载供电中断。然而，最糟糕的情况是两个负载逆变器同时失效，此时没有电源能通过逆变器为负载供电。

在这种情况下，系统会进入旁路模式。在旁路模式下，市电通过旁路开关为负载供电，这是Super UPS相较于其他电源系统的独特运行模式。其功率流向如下：
- 市电通过旁路开关直接连接到负载，为负载提供电力。

2. 多电源功率管理

在Super UPS中，多电源的功率管理对于提高系统可靠性至关重要。功率管理的首要目标是延长各种电源的使用寿命。下面分别介绍燃料电池单元和燃气发动机单元的功率管理。

2.1 燃料电池单元功率管理

燃料电池（FC）由于内部水热管理和气流调节等因素，动态响应较慢，响应时间约为1.9秒。而且，低频电流纹波对燃料电池的寿命有害，因此应避免低频电流纹波流入燃料电池。

为了应对负载变化时的动态功率波动，需要额外的储能设备。超级电容器具有高功率密度和长寿命的特点，因此被引入用于补偿负载动态功率变化。超级电容器可以提供高频动态分量（频率高于0.16Hz），其频率范围还涵盖了不平衡负载引起的低频纹波（50 - 150Hz），而开关频率及其谐波则由直流母线电容吸收，这样燃料电池只需提供极低频率的功率分量。

燃料电池功率管理