專利名稱：一種光伏充電控制器的充電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏充電控制器向蓄電池儲能系統(tǒng)充電的控制方法。
背景技術(shù)：
光伏發(fā)電領(lǐng)域迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴展。隨著光伏發(fā)電容量的不斷擴大，光伏發(fā)電系統(tǒng)由原來發(fā)電功率不可調(diào)節(jié)運行方式開始向發(fā)電功率可調(diào)節(jié)，可參與電網(wǎng)調(diào)度的方向發(fā)展起來。這就要求光伏電站不再是功率波動，不可調(diào)節(jié)發(fā)電系統(tǒng)。光伏電站需要增加儲能環(huán)節(jié)實現(xiàn)電站的功率可調(diào)節(jié)、可調(diào)度。光伏電站增加儲能系統(tǒng)不僅保證光伏系統(tǒng)的輸出功率穩(wěn)定可靠，還是解決諸如電壓脈沖、涌流、電壓跌落和瞬時供電中斷等動態(tài)電能質(zhì)量問題的有效途徑。通過光伏充電控制器控制儲能系統(tǒng)將多余電量存儲，或在光伏功率不足時能為電網(wǎng)繼續(xù)供電，從而實現(xiàn)電站功率的穩(wěn)定輸出。對于由光伏系統(tǒng)充電的蓄電池儲能系統(tǒng)來說，由于充電電源的特殊性，對充電控制也有其特殊性。目前光伏系統(tǒng)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。采用光伏陣列通過恒壓控制充電方式，這種方式中控制采用PWM技術(shù)。這種方法電路也較簡單，但克服不了蓄電池恒壓充電充電時間長的缺點。專利201110232267.X “一種應(yīng)用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的高效光伏充電控制方法”提出了一種光伏充電控制方法。該方法采用最大功率跟蹤、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占空比大小來實現(xiàn)控制實現(xiàn)三段式充電，控制方法較繁瑣，控制精度較低、響應(yīng)速度慢。對于大型光伏儲能系統(tǒng)，會存在能量損失過多、充電電壓控制精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中充電控制方法控制判斷繁瑣，控制精度低、響應(yīng)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(fā)明通過閉環(huán)與前饋控制相結(jié)合的控制方法可以使光伏充電控制器具有動態(tài)響應(yīng)速度快，控制精度高，控制流程簡便的優(yōu)點，更加智能的實現(xiàn)充電控制。本發(fā)明不需控制占空比步長，根據(jù)需要自動調(diào)節(jié)占空比大小。通過電壓電流閉環(huán)的控制，保證輸出電壓電流的穩(wěn)定控制，從而更好的實現(xiàn)光伏充電控制器對蓄電池儲能系統(tǒng)高效、快速、精確的最大功率跟蹤、均充、浮充的連續(xù)多模式充電控制。本發(fā)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(fā)明所應(yīng)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(tǒng)，光伏充電控制器采用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(tǒng)充電的過程進行控制。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明采樣蓄電池組電壓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，則采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(shè)置成均充電壓值或浮充電壓值，采樣蓄電池組電壓Vout與輸出電壓指令Voutref進行比較，通過PI調(diào)節(jié)產(chǎn)生相應(yīng)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(diào)節(jié)指令Vinref。通過調(diào)節(jié)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(fā)明根據(jù)不同的充電模式采用相應(yīng)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，并且可以實現(xiàn)各充電模式間的平滑切換。光伏充電控制器通過采樣光伏陣列輸出電壓Vin與輸入電壓指令Vinref進行比較后，經(jīng)PI調(diào)節(jié)產(chǎn)生蓄電池組充電電流指令1utref。采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(diào)節(jié)產(chǎn)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(diào)制波，蓄電池組電壓Vout在這里作為前饋控制量參與計算。通過電壓、電流雙閉環(huán)和電壓前饋控制實現(xiàn)系統(tǒng)快速、穩(wěn)定的跟蹤控制對象。本發(fā)明的充電控制算法適用于大容量光伏充電系統(tǒng)中。


圖1為本發(fā)明光伏充電控制系統(tǒng)具體實施方式
結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)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(fā)明光伏充電控制系統(tǒng)具體實施方式
結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，光伏充電控制系統(tǒng)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(yīng)用光伏充電控制方法13，實現(xiàn)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(fā)明光伏充電控制方法采用閉環(huán)控制方法。圖2為本發(fā)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，則通過采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(shè)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后，通過PI調(diào)節(jié)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(dāng)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(dāng)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(diào)節(jié)器22得出輸出電流指令I(lǐng)ref。(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I(lǐng)ref比較，通過PI調(diào)節(jié)器23產(chǎn)生的信號與蓄電池組電壓Vout相加，得到最終調(diào)制波。(7)將生成的調(diào)制波信號與固定頻率的三角載波通過比較器24進行比較，產(chǎn)生PWM信號，控制光伏充電控制器功率器件的開通和關(guān)斷。
權(quán)利要求
1.一種光伏充電控制器的充電控制方法，其特征在于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，則通過采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(shè)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后，通過PI調(diào)節(jié)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(dāng)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(dāng)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(diào)節(jié)器22得出輸出電流指令I(lǐng)ref; (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I(lǐng)ref比較，通過PI調(diào)節(jié)器(23)產(chǎn)生的信號與蓄電池組電壓Vout相加，得到最終調(diào)制波； (7)將生成的調(diào)制波信號與固定頻率的三角載波通過比較器(24)進行比較，產(chǎn)生PWM信號，控制光伏充電控制器功率器件的開通和關(guān)斷。
全文摘要
一種光伏充電控制器的充電控制方法，其特征在于，通過判斷得出蓄電池儲能系統(tǒng)所需充電模式，根據(jù)不同的充電模式采用相應(yīng)的控制算法得到輸入電壓指令，再經(jīng)過輸入電壓、輸出電流雙閉環(huán)與前饋控制，實現(xiàn)對各充電模式精確、快速控制。本發(fā)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，并且可以實現(xiàn)各充電模式間的平滑切換。通過閉環(huán)與前饋控制相結(jié)合的控制方法可以使光伏充電控制器具有動態(tài)響應(yīng)速度快，控制精度高，控制流程簡便的優(yōu)點，從而更好的實現(xiàn)光伏充電控制器對蓄電池儲能系統(tǒng)高效、快速、精確的最大功率跟蹤、均充、浮充的連續(xù)多模式充電控制。本發(fā)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(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者王環(huán), 楊子龍, 許洪華 申請人:中國科學(xué)院電工研究所