一種光伏充電控制器的充電控制方法
2023-05-24 19:39:06 1
專利名稱：一種光伏充電控制器的充電控制方法
技術領域：
本發明涉及一種光伏充電控制器向蓄電池儲能系統充電的控制方法。
背景技術：
光伏發電領域迅速發展，其應用領域在不斷擴展。隨著光伏發電容量的不斷擴大，光伏發電系統由原來發電功率不可調節運行方式開始向發電功率可調節，可參與電網調度的方向發展起來。這就要求光伏電站不再是功率波動，不可調節發電系統。光伏電站需要增加儲能環節實現電站的功率可調節、可調度。光伏電站增加儲能系統不僅保證光伏系統的輸出功率穩定可靠，還是解決諸如電壓脈衝、湧流、電壓跌落和瞬時供電中斷等動態電能質量問題的有效途徑。通過光伏充電控制器控制儲能系統將多餘電量存儲，或在光伏功率不足時能為電網繼續供電，從而實現電站功率的穩定輸出。對於由光伏系統充電的蓄電池儲能系統來說，由於充電電源的特殊性，對充電控制也有其特殊性。目前光伏系統中對大容量蓄電池組的充電方式有光伏陣列直接連接充電方式，這種方式電路簡單，但光伏陣列長期不能工作在最大功率點處，充電效率低。採用光伏陣列通過恆壓控制充電方式，這種方式中控制採用PWM技術。這種方法電路也較簡單，但克服不了蓄電池恆壓充電充電時間長的缺點。專利201110232267.X 「一種應用於獨立光伏發電系統的高效光伏充電控制方法」提出了一種光伏充電控制方法。該方法採用最大功率跟蹤、均充、浮充三段式充電方法。控制策略通過條件判斷，等步長或變步長控制佔空比大小來實現控制實現三段式充電，控制方法較繁瑣，控制精度較低、響應速度慢。對於大型光伏儲能系統，會存在能量損失過多、充電電壓控制精度低的問題。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中充電控制方法控制判斷繁瑣，控制精度低、響應速度慢的缺點，提供一種新的光伏充電控制器的充電控制方法。本發明通過閉環與前饋控制相結合的控制方法可以使光伏充電控制器具有動態響應速度快，控制精度高，控制流程簡便的優點，更加智能的實現充電控制。本發明不需控制佔空比步長，根據需要自動調節佔空比大小。通過電壓電流閉環的控制，保證輸出電壓電流的穩定控制，從而更好的實現光伏充電控制器對蓄電池儲能系統高效、快速、精確的最大功率跟蹤、均充、浮充的連續多模式充電控制。本發明可提高光伏充電速度以及蓄電池組電壓控制精度，延長蓄電池使用壽命。本發明所應用的光伏充電控制器的輸入為光伏陣列，輸出為蓄電池儲能系統，光伏充電控制器採用BUCK-B00ST電路或者BUCK電路。通過充電控制方法光伏充電控制器對蓄電池儲能系統充電的過程進行控制。本發明的技術方案如下:
本發明採樣蓄電池組電壓Vout及充電電流lout，通過充電模式控制算法判斷出蓄電池組所需的充電模式。若蓄電池組的充電模式為最大功率跟蹤充電模式，則採樣光伏陣列實時輸出功率Ppv，通過最大功率跟蹤控制算法，得出輸入電壓指令Vinrefl。若蓄電池組的充電模式為均充或浮充充電模式，將輸出電壓指令Voutref設置成均充電壓值或浮充電壓值，採樣蓄電池組電壓Vout與輸出電壓指令Voutref進行比較，通過PI調節產生相應的輸入電壓指令Vinref2。充電模式控制算法通過模式判斷決定以Vinrefl還是Vinref2作為輸入電壓調節指令Vinref。通過調節輸入電壓指令Vinref來控制蓄電池組電壓Vout跟蹤輸出電壓指令Vouref。本發明根據不同的充電模式採用相應的方法得到輸入電壓指令，通過控制輸入電壓來對各充電模式進行控制。將各個充電模式都歸一到控制輸入電壓，從而使控制算法簡便易行，並且可以實現各充電模式間的平滑切換。光伏充電控制器通過採樣光伏陣列輸出電壓Vin與輸入電壓指令Vinref進行比較後，經PI調節產生蓄電池組充電電流指令1utref。採樣蓄電池組的充電電流lout,與充電電流指令1utref比較，通過PI調節產生控制信號。將該控制信號與蓄電池組電壓Vout相加作為PWM的調製波，蓄電池組電壓Vout在這裡作為前饋控制量參與計算。通過電壓、電流雙閉環和電壓前饋控制實現系統快速、穩定的跟蹤控制對象。本發明的充電控制算法適用於大容量光伏充電系統中。
圖1為本發明光伏充電控制系統具體實施方式
結構框圖；圖2為本發明的光伏充電控制方法的流程圖。
具體實施例方式圖1為本發明光伏充電控制系統具體實施方式
結構框圖。如圖1所示，光伏充電控制系統I由光伏陣列10、光伏充電控制器11和蓄電池組12組成。光伏充電控制器11應用光伏充電控制方法13，實現光伏陣列10對蓄電池組12的充電控制。光伏陣列10作為光伏充電控制器11的輸入電源，光伏充電控制器11的輸出接蓄電池組12。本發明光伏充電控制方法採用閉環控制方法。圖2為本發明光伏充電控制方法的流程圖。如圖2所示，該控制方法具體步驟為:(I)檢測蓄電池組的電壓，通過充電模式控制器21判斷得出充電模式為最大功率跟蹤還是均充、浮充模式。(2)若蓄電池組的充電模式為最大功率跟蹤充電，則通過採樣光伏陣列輸入電壓、電流計算出光伏陣列輸出功率Ppv，通過最大功率跟蹤控制器20得出最大功率點的電壓作為輸入電壓指令Vinrefl。(3)若判斷出蓄電池組的充電模式為均充或浮充模式，則將Voutref設置成所需的蓄電池組均充電壓或浮充電壓。檢測蓄電池電壓Vout，將蓄電池電壓Vout與給定輸出電壓比較後，通過PI調節器25得到的輸入電壓指令Vinref2。(4)充電模式控制器21判斷出目前所在的充電模式，當充電模式為最大功率跟蹤充電時，將Vinrefl作為輸入電壓指令Vinref。當充電模式為均充或浮充時，將Vinref2作為輸入電壓指令Vinref。
(5)檢測實際的光伏陣列輸出電壓Vin與輸入電壓指令Vinref比較，通過PI調節器22得出輸出電流指令Iref。(6)檢測實際的光伏充電控制器輸出電流，即蓄電池的充電電流1ut與輸出電流指令Iref比較，通過PI調節器23產生的信號與蓄電池組電壓Vout相加，得到最終調製波。(7)將生成的調製波信號與固定頻率的三角載波通過比較器24進行比較，產生PWM信號，控制光伏充電控制器功率器件的開通和關斷。
權利要求
1.一種光伏充電控制器的充電控制方法，其特徵在於所述控制方法具體步驟為: (1)檢測蓄電池組的電壓，通過充電模式控制器(21)判斷得出充電模式為最大功率跟蹤還是均充、浮充模式； (2)若蓄電池組的充電模式為最大功率跟蹤充電，則通過採樣光伏陣列輸入電壓、電流計算出光伏陣列輸出功率Ppv，通過最大功率跟蹤控制器(20)得出最大功率點的電壓作為輸入電壓指令Vinref ； (3)若判斷出蓄電池組的充電模式為均充或浮充模式，則將Voutref設置成所需的蓄電池組均充電壓或浮充電壓；檢測蓄電池電壓Vout，將蓄電池電壓Vout與給定輸出電壓比較後，通過PI調節器(25)得到的輸入電壓指令Vinref ； (4)充電模式控制器21判斷出目前所在的充電模式，當充電模式為最大功率跟蹤充電時，將Vinrefl作為輸入電壓指令Vinref ;當充電模式為均充或浮充時，將Vinref2作為輸入電壓指令Vinref ； (5)檢測實際的光伏陣列輸出電壓Vin與輸入電壓指令Vinref比較，通過PI調節器22得出輸出電流指令Iref; (6)檢測實際的光伏充電控制器輸出電流，即蓄電池的充電電流1ut與輸出電流指令Iref比較，通過PI調節器(23)產生的信號與蓄電池組電壓Vout相加，得到最終調製波； (7)將生成的調製波信號與固定頻率的三角載波通過比較器(24)進行比較，產生PWM信號，控制光伏充電控制器功率器件的開通和關斷。
全文摘要
一種光伏充電控制器的充電控制方法，其特徵在於，通過判斷得出蓄電池儲能系統所需充電模式，根據不同的充電模式採用相應的控制算法得到輸入電壓指令，再經過輸入電壓、輸出電流雙閉環與前饋控制，實現對各充電模式精確、快速控制。本發明將各個充電模式都歸一到控制輸入電壓，從而使控制算法簡便易行，並且可以實現各充電模式間的平滑切換。通過閉環與前饋控制相結合的控制方法可以使光伏充電控制器具有動態響應速度快，控制精度高，控制流程簡便的優點，從而更好的實現光伏充電控制器對蓄電池儲能系統高效、快速、精確的最大功率跟蹤、均充、浮充的連續多模式充電控制。本發明可提高光伏充電速度以及蓄電池組電壓控制精度，延長蓄電池使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK103138347SQ20131006026
公開日2013年6月5日 申請日期2013年2月26日 優先權日2013年2月26日
發明者王環, 楊子龍, 許洪華 申請人:中國科學院電工研究所