專利名稱：一種用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池控制方法，尤其涉及一種用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制方法及相應(yīng)的實現(xiàn)該方法的硬件電路。尤其是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中蓄電池GY控制方法。
背景技術(shù)：
在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏陣列輸出對蓄電池進(jìn)行充電得到恒定的直流電壓，再經(jīng)過電源變換器得到穩(wěn)定交流輸出電壓同電網(wǎng)并網(wǎng)。必須對蓄電池電壓電流進(jìn)行控制來存儲能量、得到電源變換器必須的恒定直流電壓輸入、防止過壓過流現(xiàn)象的發(fā)生以維持光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及用戶負(fù)載的設(shè)備安全。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)所處環(huán)境和自然條件的不確定性和變動性很大，光伏陣列的輸出功率和輸出電壓電流具有很大的變動范圍和隨機(jī)性；對蓄電池輸出側(cè)而言，由于用戶負(fù)載同樣具有很大的不確定性和隨機(jī)性，蓄電池所需輸出功率等電氣參數(shù)同樣具有很大隨機(jī)性。這些都造成在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，對蓄電池的控制是否關(guān)鍵和困難。
光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中對蓄電池的控制傳統(tǒng)上有“一點法”、“階段法”和PWM法三種?！耙稽c法”具有快速的反應(yīng)速度和低的調(diào)節(jié)精度；“階段法”具有較高的調(diào)節(jié)精度，但調(diào)節(jié)速度較慢；PWM法將對后級負(fù)載產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。
后來的改進(jìn)還包括PWM法的改進(jìn)，但仍不能消除對后級負(fù)載的干擾問題CN200610018460用電壓控制型逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法及設(shè)備，是將從直流輸入端輸入的直流電由功率變換電路逆變?yōu)榻涣?，再?jīng)過濾波后，由并網(wǎng)電路饋入交流電網(wǎng)，在并網(wǎng)過程中，先將輸出電壓Uc、并網(wǎng)電流Io和市電電壓Ug分別送入信號調(diào)理電路進(jìn)行檢測，將檢測到的信號送入數(shù)字控制電路中的數(shù)字控制器，在數(shù)字控制器中利用數(shù)字控制算法計算得到Uc的基波指令信號和Ug的諧波補(bǔ)償信號，兩者疊加后由數(shù)字控制器形成脈寬調(diào)制信號，并將其送入驅(qū)動電路形成驅(qū)動脈沖信號，該信號驅(qū)動功率變換電路產(chǎn)生Uc的基波電壓和用以抵消Ug中諧波影響的諧波補(bǔ)償電壓，以保證并網(wǎng)電流達(dá)到正弦，從而實現(xiàn)用電壓控制型逆變器進(jìn)行并網(wǎng)。
CN200610039109.1具備離網(wǎng)/并網(wǎng)、充電控制及功率調(diào)節(jié)功能的光伏變流裝置，太陽電池陣列和蓄電池的輸出經(jīng)由切換電路接入直流母線，陣列輸出端串接有防反二極管，蓄電池輸出由二極管、功率電阻和接觸器并聯(lián)接入母線；采用DSP控制單元，設(shè)置由所述DSP控制單元控制的IGBT功率電子開關(guān)T1～T6，所述功率電子開關(guān)T1～T6聯(lián)接成三相全橋逆變電路設(shè)置在陣列串接二極管后的輸出回路中，所述DSP控制單元對于功率電子開關(guān)T1～T6的控制方式為正弦波脈寬調(diào)制SPWM；逆變輸出側(cè)經(jīng)電抗L由變壓器隔離變換，通過接觸器KM2并入電網(wǎng)，KM2觸點兩側(cè)并接有軟啟動功率電阻R2；在并網(wǎng)節(jié)點之后的電網(wǎng)負(fù)載側(cè)采用霍爾電流互感器，檢測負(fù)載電流中無功和諧波分量，由DSP控制單元根據(jù)此產(chǎn)生并網(wǎng)電流無功分量，以補(bǔ)償負(fù)載所需的無功和諧波電流。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提出一種綜合“一點法”和“階段法”優(yōu)點、對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中蓄電池進(jìn)行更有效合理快速控制的GY控制方法。提出一種快速的反應(yīng)速度和較好的調(diào)節(jié)精度；也克服PWM法控制調(diào)節(jié)的不足。
2、技術(shù)方案為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的方法將在“一點法”和“階梯法”的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合和改進(jìn)用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制方法，(GY控制法)，包括第一路太陽能系統(tǒng)(1)、第二路太陽能系統(tǒng)(2)、到第n路太陽能系統(tǒng)(n)，其中每一路太陽能系統(tǒng)(1)包括一光伏陣列(X1)，一光伏陣列的輸出接一充電電路(Y1)，一充電電路(Y1)的輸出接一蓄電池(Z1)，一蓄電池的輸出接負(fù)載；設(shè)有采樣電路(C2)接負(fù)載，采樣電路的輸出還連接CPU處理單元(C1)，CPU處理單元對第一充電電路(Y1)到第n充電電路(Yn)進(jìn)行控制包括如下三方面的內(nèi)容一是采用電壓電流雙閉環(huán)，進(jìn)行有優(yōu)先級的并行控制；二是參照了“一點法”的特點，在蓄電池電壓或電流達(dá)到設(shè)定門檻(過壓或欠壓)電壓或門檻(過流或欠流)電流時進(jìn)行逐次切除/閉合某一路太陽能輸入的保護(hù)動作，在蓄電池電壓或電流達(dá)到最高/低門檻電壓時進(jìn)行全體切除/閉合；保留“階段法”逐次切除某一路太陽能輸入的特點，與“階段法”不同的是“階段法”設(shè)置多個門檻電壓來判斷是否要切除某一路太陽能，設(shè)有的多個門檻電壓或/與門檻電流的個數(shù)小于等于輸入的路數(shù)，本發(fā)明的GY法采用的切除依據(jù)具有“一點法”的特點，即設(shè)定一點門檻電壓，通過延時檢測來決定是否繼續(xù)切除某一路太陽能輸入。具體包含1)當(dāng)蓄電池電壓U達(dá)到第一過壓門檻Vh1時，第一路太陽能1充電保護(hù)；經(jīng)過第一固定時間T1后，如果蓄電池電壓U仍然高于第一過壓門檻Vh1，就將第二路太陽能充電保護(hù)，依此類推下去，直到總共n路全部保護(hù)；如果在檢測電壓期間，電壓小于欠壓門檻V1，就總共n路太陽能全部開通；2)同時采用電流閉環(huán)控制，即當(dāng)充電電流I高于第一過流門檻Ih1時，關(guān)斷一路太陽能充電，同電壓保護(hù)次序一樣依此類推下去，直到總共n路全部保護(hù)；如果在第二固定時間T2內(nèi)，電流小于欠流門檻I1，n路太陽能全部開通；3)以上電壓、電流控制同時并列進(jìn)行，但電壓環(huán)和電流環(huán)判斷出需切換路數(shù)不同時，以切換路數(shù)多的結(jié)果為準(zhǔn)。
1)當(dāng)蓄電池電壓(U)達(dá)到第一過壓門檻(Vh1)時，第一路太陽能1充電保護(hù)；經(jīng)過第一固定時間(T1)后，如果蓄電池電壓(U)仍然高于第一過壓門檻(Vh1)，就將第二路太陽能充電保護(hù)，依此類推下去，直到總共n路全部保護(hù)；如果在檢測電壓期間，電壓小于欠壓門檻(V1)，就總共n路太陽能全部開通；2)同時采用電流閉環(huán)控制，即當(dāng)充電電流(I)高于第一過流門檻(Ih1)時，關(guān)斷一路太陽能充電，同電壓保護(hù)次序一樣依此類推下去，直到總共n路全部保護(hù)；如果在第二固定時間(T2)內(nèi)，電流小于欠流門檻(I1)，n路太陽能全部開通；3)以上電壓、電流控制同時并列進(jìn)行，但電壓環(huán)和電流環(huán)判斷出需切換路數(shù)不同時，以切換路數(shù)多的結(jié)果為準(zhǔn)。
3、有益效果本發(fā)明的優(yōu)點是1)可具有電壓、電流雙閉環(huán)、并行處理和優(yōu)先級控制，對蓄電池電壓、電流的調(diào)整更為迅速、準(zhǔn)確、合理；2)兼具“一點法”和“階梯法”的特點，綜合了兩者的優(yōu)勢，即能快速地對蓄電池電壓、電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，又保證了較高的調(diào)節(jié)精度和利用率。
四

圖1是采用本發(fā)明的蓄電池GY控制法的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖2是本發(fā)明的用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池GY控制法的控制流程圖。圖2(a)電壓環(huán)控制流程，圖2(b)是電流環(huán)控制流程、圖2(c)優(yōu)先級控制流程五具體實施方式
如圖1所示，采用本實施例的蓄電池GY控制法的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，包括第一路太陽能1、第二路太陽能2、依次類推至到第n路太陽能n，其中第一路太陽能1包括第一光伏陣列X1的輸出接第一充電電路Y1，第一充電電路Y1的輸出接第一蓄電池Z1，第一蓄電池的輸出接負(fù)載；第二路太陽能直到第n路太陽能的構(gòu)造依次類推；還包括采樣電路C2接負(fù)載，采樣電路的輸出接CPU處理單元C1，CPU處理單元對第一充電電路Y1到第n充電電路Yn進(jìn)行控制。CPU處理單元C1根據(jù)采樣電路C2的采樣結(jié)果進(jìn)行蓄電池GY控制的控制流程圖如圖2所示。本發(fā)明所述的充電電路指現(xiàn)有充電和放電控制電路。
所述蓄電池的電壓U指第一蓄電池Z1到第n蓄電池Zn共同并聯(lián)所輸出的電壓。
如圖2所示，采用本實施例的用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池GY控制法的控制流程圖，包括電壓環(huán)控制、電流環(huán)控制、優(yōu)先級處理三部分，其中電壓環(huán)控制如圖2(a)所示，包括如下步驟1)進(jìn)行電壓采樣得到當(dāng)前蓄電池電壓值U；2)判斷蓄電池電壓U是否超過第二過壓門檻Vh2，若超過則將總共n路太陽能全部充電保護(hù)，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟3；3)判斷蓄電池電壓U是否超過第一過壓門檻Vh1，若超過則繼續(xù)往下執(zhí)行步驟4，否則跳到步驟6；4)將第i路太陽能充電保護(hù)，并將i的值加1；
5)經(jīng)第一固定延時T1后返回步驟1；6)判斷蓄電池電壓是否小于欠壓門檻V1，若低于V1則繼續(xù)執(zhí)行步驟7，否則返回步驟1；7)開通全部n路太陽能后，返回步驟1。
電流環(huán)控制如圖2(b)所示，包括如下步驟1)進(jìn)行電流采樣得到當(dāng)前蓄電池充電電流I；2)判斷蓄電池電流I是否超過第二過流門檻Ih2，若超過則將總共n路太陽能全部充電保護(hù)，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟3；3)判斷蓄電池電流I是否超過第一過壓門檻Ih1，若超過則繼續(xù)往下執(zhí)行步驟4，否則跳到步驟6；報價4)將第i路太陽能充電保護(hù)，并將i的值加1；5)經(jīng)第二固定延時T2后返回步驟1；6)判斷蓄電池電流是否小于欠流門檻I1，若低于I1則繼續(xù)執(zhí)行步驟7，否則返回步驟1；7)開通全部n路太陽能后，返回步驟1。
優(yōu)先級控制如圖2(c)所示，包括如下步驟1)讀入電壓環(huán)控制的判斷結(jié)果，假設(shè)電壓環(huán)需關(guān)閉n1路太陽能；2)讀入電流環(huán)控制的判斷結(jié)果，假設(shè)電流環(huán)需關(guān)閉n2路太陽能；3)選取n1和n2中的大值max(n1、n2)做為最終結(jié)果，關(guān)閉max(n1、n2)路太陽能；4)返回步驟1。
權(quán)利要求
1.一種用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制法，其特征在于用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制方法，(GY控制法)，包括第一路太陽能系統(tǒng)(1)、第二路太陽能系統(tǒng)(2)、到第n路太陽能系統(tǒng)(n)，其中每一路太陽能系統(tǒng)(1)包括一光伏陣列(X1)，一光伏陣列的輸出接一充電電路(Y1)，一充電電路(Y1)的輸出接一蓄電池(Z1)，一蓄電池的輸出接負(fù)載；設(shè)有采樣電路(C2)接負(fù)載，采樣電路的輸出還連接CPU處理單元(C1)，CPU處理單元對第一充電電路(Y1)到第n充電電路(Yn)進(jìn)行控制采用電壓電流雙閉環(huán)，進(jìn)行有優(yōu)先級的并行控制；在蓄電池電壓或電流達(dá)到設(shè)定門檻(過壓或欠壓)電壓或門檻(過流或欠流)電流時進(jìn)行逐次切除/閉合某一路太陽能輸入的保護(hù)動作，在蓄電池電壓或電流達(dá)到最高/低門檻電壓時進(jìn)行全體切除/閉合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制法，其特征在于設(shè)有的多個門檻電壓或/與門檻電流的個數(shù)小于等于輸入的路數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制法，其特征在于通過延時檢測來決定是否繼續(xù)切除某一路太陽能輸入1)當(dāng)蓄電池電壓U達(dá)到第一過壓門檻Vh1時，第一路太陽能1充電保護(hù)；經(jīng)過第一固定時間T1后，如果蓄電池電壓U仍然高于第一過壓門檻Vh1，就將第二路太陽能充電保護(hù)，依此類推下去，直到總共n路全部保護(hù)；如果在檢測電壓期間，電壓小于欠壓門檻V1，就總共n路太陽能全部開通；2)同時采用電流閉環(huán)控制，即當(dāng)充電電流I高于第一過流門檻Ih1時，關(guān)斷一路太陽能充電，同電壓保護(hù)次序一樣依此類推下去，直到總共n路全部保護(hù)；如果在第二固定時間T2內(nèi)，電流小于欠流門檻I1，n路太陽能全部開通；3)以上電壓、電流控制同時并列進(jìn)行，但電壓環(huán)和電流環(huán)判斷出需切換路數(shù)不同時，以切換路數(shù)多的結(jié)果為準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制法，其特征在于所述的固定時間(T1、T2…)取1-20秒。
全文摘要
用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制法，用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池控制方法(GY控制法)，包括第一路太陽能系統(tǒng)、到第n路太陽能系統(tǒng)(n)，其中每一路太陽能系統(tǒng)包括一光伏陣列(X1)，一光伏陣列的輸出接一充電電路(Y1)，一充電電路(Y1)的輸出接一蓄電池(Z1)；設(shè)有采樣電路(C2)接負(fù)載，CPU處理單元對第一充電電路(Y1)到第n充電電路(Yn)進(jìn)行控制采用電壓電流雙閉環(huán)，進(jìn)行有優(yōu)先級的并行控制；在蓄電池電壓或電流達(dá)到設(shè)定門檻電壓或門檻電流時進(jìn)行逐次切除/閉合某一路太陽能輸入的保護(hù)動作，在蓄電池電壓或電流達(dá)到最高/低門檻電壓時進(jìn)行全體切除/閉合。本發(fā)明對蓄電池電壓、電流的調(diào)整更為迅速、準(zhǔn)確、合理。
文檔編號H02J3/38GK1988320SQ20061009748
公開日2007年6月27日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者張海波, 崔海瑞, 孫邦伍 申請人:南京冠亞電源設(shè)備有限公司