CN102003769B - 太阳能空调系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种太阳能空调系统的控制方法，太阳能空调系统包括太阳能发电单元、DC-DC转换单元、主控制单元、蓄电单元、变频空调单元和DC-AC逆变单元，其中，蓄电单元、变频空调单元和DC-AC逆变单元为电力负荷单元，控制方法包括以下步骤：步骤a、检测太阳能发电单元是否有电流产生，当有电流产生时，运行步骤b，当没有电流产生时，重复步骤a；步骤b、读取系统确定的电力负荷单元的优先顺序，运行步骤c；步骤c、根据电力负荷单元的优先顺序，向有需求的电力负荷单元供应电流。本发明具有操作灵活、使得太阳能空调系统中产生的电能能够最有效的利用、适用范围广的特点。

Description

太阳能空调系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能空调系统的控制方法，特别是一种包括多种电力负荷单元的太阳能空调系统的控制方法。

背景技术

在太阳能空调系统中，存在直接利用太阳能产生的电能驱动空调负荷的；但是这种情况存在驱动电能只能产生与白天，当晚上使用空调器时，出现了不能充分利用白天获得的电能的问题。为了解决这个问题，在太阳能空调系统中增加电池、超级电容等蓄能装置，就可以把白天产生的电能用于夜晚的空调器使用，这样的系统可以比较好的解决空调器运行期间，如在冬季或夏季的太阳能利用问题，但是，在漫长的过渡季节中，由于空调器不使用，于是，产生了太阳能并不能有效利用的新问题。

为了解决这个新问题，在太阳能空调系统中增加把电能逆变成市电的装置，在过渡季节把太阳能空调产生的电能输送给市电网络，增加绿色能源的产生，从而实现节能环保。

当太阳能空调系统进行了上述的配备后，就出现另一个问题：即当太阳能装置产生电能后，如果三种不同的负荷都有需求的可能，该如何供应三种不同的负荷，才能实现好的效果，特别是当逆变送电的价格根据一天内时间的不同而有不同的定价，及从市电取电存在每天的不同时段有不同的定价时，情况将变得更加复杂，如何供应这三种不同的负荷，才能实现最好的效果？

发明内容

本发明的目的旨在提供一种操作灵活、使得太阳能空调系统中产生的电能能够最有效的利用、适用范围广的太阳能空调系统的控制方法，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种太阳能空调系统的控制方法，太阳能空调系统包括太阳能发电单元、DC-DC转换单元、主控制单元、蓄电单元、变频空调单元和DC-AC逆变单元，其中，蓄电单元、变频空调单元和DC-AC逆变单元为电力负荷单元，其特征是

所述DC-DC转换单元的一端连接于所述太阳能发电单元的输出端，DC-DC转换单元的另一端连接于主控制单元；蓄电单元的一端连接于所述太阳能发电单元的输出端，蓄电单元的另一端连接于DC-DC转换单元的输入端；主控制单元的一端接DC-DC转换单元的输出端，一端接变频空调单元，另一端接用于逆变直流电源成为可供市电的交流电源的DC-AC逆变单元；

控制方法包括以下步骤：

步骤a、检测太阳能发电单元是否有电流产生，当有电流产生时，运行步骤b，当没有电流产生时，重复步骤a；

步骤b、读取系统确定的电力负荷单元的优先顺序，运行步骤c；

步骤c、根据电力负荷单元的优先顺序，向有需求的电力负荷单元供应电流。

所述系统确定的电力负荷单元的优先顺序为用户自定义的优先顺序。

所述系统确定的电力负荷单元的优先顺序为：最优先向变频空调单元供应电流，其次向蓄电单元供应电流，最次向DC-AC逆变单元供应电流。

所述系统确定的电力负荷单元的优先顺序为按照电力负荷单元的电流利用效率高低设定优先顺序，向电流利用效率高的电力负荷单元优先供应电流。

所述优先顺序按照第一电力负荷单元、第二电力负荷单元、第三电力负荷单元的顺序，包括以下步骤：

步骤a、检测太阳能发电单元是否有电流产生，当检测到太阳能发电单元有电流产生时，运行步骤b110；当没有检测到太阳能发电单元有电流产生时，重复步骤a；

步骤b110，分别计算各电力负荷单元的电流利用效率，运行步骤b120；

步骤b120，排序各电力负荷单元的电流利用效率的优先顺序，运行步骤c210；

步骤c210，检测第一电力负荷单元是否需要供应电流，当第一电力负荷单元需要供应电流时，则运行步骤c211；当第一电力负荷单元不需要供应电流时，则运行c220步骤；

步骤c211，向第一电力负荷单元供应电流；

步骤c220，检测第二电力负荷单元是否需要供应电流，当第二电力负荷单元需要供应电流时，则运行步骤c221；当第二电力负荷单元不需要供应电流时，则运行步骤c230；

步骤c221，向第二电力负荷单元供应电流；

步骤c230，向第三电力负荷单元供应电流。

所述电力负荷单元为变频空调单元时，该变频空调单元的电流利用效率为利用的电能数量与输入的电能数量的比值，电流利用效率＝利用的电能数量/输入的电能数＝100％。

所述电力负荷单元为蓄电单元时，蓄电单元的充电效率为α1，蓄电单元的放电效率为α2，该蓄电单元的电流利用效率＝α1*α2。

所述电力负荷单元为DC-AC逆变单元时，DC-AC逆变单元的逆变效率为β，供应电流的上网电价为F1，取电的下网电价为F2，该DC-AC逆变单元的电流利用效率＝β*F1/F2。

所述供应电流的上网电价F1为按照供应时间不同而有不同价格的上网电价；或电能收购者规定的电价。

所述取电的下网电价F2为按照取电时间不同而有不同价格的下网电价；或电能提供者规定的电价。

本发明采用对电力负荷单元进行排序的方式，可以避免由于多个电力负荷单元进行同时需求时，产生供应电流的混乱情况；从而可以在某一个具体时刻选择一个优先供应的电力负荷单元，利用太阳能发电单元产生的电能。

本发明中的电力负荷单元的电流利用效率越高，就会在得到同样电能的情况下，向变频空调单元提供更多的电能，将更有效的提高变频空调单元实际使用的电能，从而提高空调运行的能力。

本发明具有操作灵活、使得太阳能空调系统中产生的电能能够最有效的利用、适用范围广的特点。

附图说明

图1为本发明中的太阳能空调系统的方框图。

图2为本发明实施例一采用的控制方法的控制流程图。

图3为本发明实施例二采用的控制方法的控制流程图。

图4为本发明实施例四采用的控制方法的控制流程图。

图中，10为太阳能空调系统，101为太阳能发电单元，102为DC-DC转换单元，103为主控制单元，104为蓄电单元，105为逆变输出单元，106为变频空调单元，107为DC-AC逆变单元，108为市电电网。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例一

参见图1-图2，本发明中的太阳能空调系统10除了包括太阳能发电单元101、DC-DC转换单元102、主控制单元103、蓄电单元104、变频空调单元106和DC-AC逆变单元107之外，还包括逆变输出单元105和市电电网108。逆变输出单元105包括DC-AC逆变单元107和市电电网108。其中，蓄电单元104、变频空调单元106和DC-AC逆变单元107为接收电流的电力负荷单元。

太阳能发电单元101产生电能，经过DC-DC转换单元102升压成为高压的直流电，经过主控制单元103输送到变频空调单元106，也可以经过主控制单元103把高压的直流电输送到逆变输出单元105，其中，逆变输出单元105是由DC-AC逆变单元107和市电电网108组成。

太阳能发电单元101产生的电能也可以直接存储到蓄电单元104，存储在蓄电单元104中的电能经过DC-DC转换单元102升压成为高压的直流电，经过主控制单元103输送到变频空调单元106，也可以经过主控制单元103把高压的直流电输送到逆变输出单元105。

太阳能空调系统10能够实现利用太阳能发电单元101产生电能，并把电能储存在蓄电单元104，或把电能输送给变频空调单元106，或把电能输送给逆变输出单元105，而实现对电能的利用；其中，蓄电单元104除了能把太阳能发电单元101的电能进行储存之外，还可以把储存的电能输送给变频空调单元106，或把电能输送给逆变输出单元105。在太阳能空调系统10中，蓄电单元104、、变频空调单元106及逆变输出单元105都是电力负荷单元，都可以作为太阳能发电单元101的负荷。

本实施例中的太阳能空调系统10操作，包括以下步骤：

步骤a、检测太阳能发电单元101是否有电流产生，当有电流产生时，运行步骤b，当没有电流产生时，重复步骤a；

步骤b、读取系统确定的电力负荷单元的优先顺序，运行步骤c；

步骤c、根据电力负荷单元的优先顺序，向有需求的电力负荷单元供应电流。

此处的系统为主控制单元。

在步骤a中，在太阳能发电单元产生电流后才存在电能利用的情况，因此，首先要检测太阳能发电单元101是否供应电流，在没有电流产生时，重新检测，后继的动作不予进行；当太阳能发电单元产生电流后才进行下一个步骤b。

在步骤b中，主控制单元103用于控制电能的供应电流的方向，在三种电力负荷单元中按照什么顺序安排运行，根据用户自定义在主控制单元103中的顺序，或根据算法计算出的顺序，详细的做法参考以下内容。

在步骤c中，根据电力负荷单元的优先顺序，向有需要供应电流的电力负荷单元供应电流。

采用对电力负荷单元排序的方式，可以避免由于多个电力负荷单元同时需求时，产生供应电流的混乱情况，在某一个时刻选择一个优先供应的电力负荷单元，利用太阳能发电单元产生的电能。

实施例

参见图1和图3，本实施例与实施例一的区别在于：当步骤a检测到太阳能发电单元101有电流产生后，最优先向变频空调单元106供应电流，其次向蓄电单元104供应电流，最次向DC-AC逆变单元107供应电流。

即在步骤a后，运行步骤c110检测变频空调单元是否启动，如果发现变频空调单元启动，则运行步骤c111向变频空调单元供应电流，如果发现变频空调单元未启动，则运行步骤c120。

步骤c120，检测蓄电单元是否充满电能，如果发现蓄电单元未充满电能，则运行步骤c121，向蓄电单元供应电流；如果发现蓄电单元已经充满电能，则运行步骤c130。

步骤c130，向DC-AC逆变单元供应电流。

按照最优先向变频空调单元供应电流，其次向蓄电单元供应电流，最次向DC-AC逆变单元供应电流的顺序，比较符合用户的习惯，太阳能空调系统就要把产生的电能直接用于变频空调单元；而当变频空调单元不用时，把电能存储在蓄电单元，以充分利用已有设备，往往蓄电达到容量后才会考虑进一步的利用；特别是由于向DC-AC逆变单元供应电流是没有限制的，所以，作为最后供应的电力负荷电源，也很符合用户的习惯思维。

其余未述部分见第一实施例，不再重复。

实施例三

在本发明的实施例三中，除了上面提到的最优先向变频空调单元供应电流，其次向蓄电单元供应电流，最次向DC-AC逆变单元供应电流的顺序外，可以根据用户自定义的方式确定用户倾向的优先顺序，以满足用户不同地区的不同情况的特殊要求，如可以采用：最优先向蓄电单元供应电流，其次向变频空调单元供应电流，最次向DC-AC逆变单元供应电流的顺序。其中，蓄电单元除了可以供应变频空调单元外，还可以其他的用电装置从中取电，就会有这样的优先顺序。

其余未述部分见第二实施例，不再重复。

实施例四

参见图4，为本发明实施例四采用的技术方案，其与实施例二的区别在于，本实施例四中是按照电力负荷单元的电流利用效率高低设定优先顺序，向电流利用效率高的电力负荷单元优先供应电流。同时，定义电力负荷单元为变频空调单元106时，该变频空调单元106的电流利用效率为利用的电能数量与输入的电能数量的比值，即电流利用效率＝利用的电能数量/输入的电能数＝100％。对于蓄电单元104和DC-AC逆变单元107为电力负荷单元时，电流利用效率为该电力负荷单元实际供应给变频空调单元106的电能与供应给该电力负荷单元电能的比值，反映该电力负荷单元提供给变频空调单元106的效率。通过三者的比较，确定效率更高的作为优先供电的电力负荷单元。

如果电力负荷单元的效率高，就会在得到同样电能的情况下，向变频空调电源提供更多的电能，所以，在某个时刻采用电流利用效率更高的电力负荷单元，将更有效的提高变频空调单元实际使用的电能，从而提高空调运行的能力。

当步骤a检测到太阳能发电单元有电流产生后，则运行步骤b110，分别计算各电力负荷单元的电流利用效率，接着运行步骤b120，排序各电力负荷单元的电流利用效率的优先顺序，即排出第一电力负荷单元、第二电力负荷单元和第三电力负荷单元，然后运行步骤c210，检测第一电力负荷单元是否需要供应电流，如果第一电力负荷单元需要供应电流时，则运行步骤c211，向第一电力负荷单元供应电流；如果第一电力负荷单元不需要供应电流时，则运行步骤c220。

步骤c220，检测第二电力负荷单元是否需要供应电流，如果第二电力负荷单元需要供应电流时，则运行步骤c221，向第二电力负荷单元供应电流；如果第二电力负荷单元不需要供应电流时，则运行步骤c230。

步骤c230，向第三电力负荷单元供应电流。

蓄电单元的充电过程和放电过程都无法把所有电能完全利用，所以存在充电效率α1和放电效率α2，蓄电单元的电流利用效率＝α1*α2；

变频空调单元的电流利用效率为利用的电能数量与输入的电能数量的比值，由于这两个值通常是相同的，所以变频空调单元的电流利用效率计算方法为利用的电能数量/输入的电能数＝100％；

DC-AC逆变单元受逆变效率β的影响，同时由于存在向市电供应电流和变频空调单元从市电取电的情况，而DC-AC逆变单元电流利用效率的变化和具体的供应电流的上网电价F1和取电的下网电价F2有直接的关系，所以DC-AC逆变单元电流利用效率＝β*F1/F2。

在实施例四中，蓄电单元的充电效率为α1＝92％，放电单元为α2＝89％，蓄电单元的电流利用效率为92％*89％＝0.82％；变频空调单元的电流利用效率＝利用的电能数量/输入的电能数＝100％；DC-AC逆变单元的逆变系数β＝80％，供应电流的上网电价为电能采购者规定的固定价格F1＝0.85元/度，空调器使用的时刻为晚上低谷期期，取电的下网电价为随时间变化的F2＝0.75元/度，DC-AC逆变单元的电流利用效率＝β*F1/F2＝0.8*0.85/0.75＝91％，所以比较三者的大小，可以得到第一电力负荷单元为变频空调单元，第二电力负荷单元为DC-AC逆变单元，第三电力负荷单元为蓄电单元。

其余未述部分见第二实施例，不再重复。

实施例五

本发明的实施例五与实施例四不同之处在于该太阳能空调系统的运行时间和设备参数不同，其中蓄电单元的充电效率α1为89％，放电效率α2为85％，则蓄电单元的电流利用效率＝89％*85％＝0.76％；变频空调单元的电流利用效率＝利用的电能数量/输入的电能数＝100％；DC-AC逆变单元的逆变系数β为88％，供应电流的上网电价为随时间变化的价格，由于对新能源的补贴是各国政府普遍采用的行为所以上网电价会高于采用常规能源如煤电的上网电价，在这里，上午的上网电价价格为F1＝1.05元/度，空调器在当前使用时，取电的下网电价为电能提供者规定的固定值F2＝0.75元/度，则DC-AC逆变单元电流利用效率＝β*F1/F2＝0.88*1.05/0.75＝123％，所以比较三者的大小，可以得到第一电力负荷单元为DC-AC逆变单元，第二电力负荷单元为变频空调单元，第三电力负荷单元为蓄电单元。

其余未述部分见第四实施例，不再重复。

Claims (10)

1.一种太阳能空调系统的控制方法，太阳能空调系统(10)包括太阳能发电单元(101)、DC-DC转换单元(102)、主控制单元(103)、蓄电单元(104)、变频空调单元(106)和DC-AC逆变单元(107)，其中，蓄电单元(104)、变频空调单元(106)和DC-AC逆变单元(107)为电力负荷单元，其特征是所述DC-DC转换单元(102)的一端连接于所述太阳能发电单元(101)的输出端，DC-DC转换单元(102)的另一端连接于主控制单元(103)；蓄电单元(104)的一端连接于所述太阳能发电单元(101)的输出端，蓄电单元(104)的另一端连接于DC-DC转换单元(102)的输入端；主控制单元(103)的一端接DC-DC转换单元(102)的输出端，一端接变频空调单元(106)，另一端接用于逆变直流电源成为可供市电的交流电源的DC-AC逆变单元(107)；

控制方法包括以下步骤：

步骤a、检测太阳能发电单元(101)是否有电流产生，当有电流产生时，运行步骤b，当没有电流产生时，重复步骤a；

步骤b、读取系统确定的电力负荷单元的优先顺序，运行步骤c；

步骤c、根据电力负荷单元的优先顺序，向有需求的电力负荷单元供应电流。

2.根据权利要求1所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述系统确定的电力负荷单元的优先顺序为用户自定义的优先顺序。

3.根据权利要求1所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述系统确定的电力负荷单元的优先顺序为：最优先向变频空调单元(106)供应电流，其次向蓄电单元(104)供应电流，最次向DC-AC逆变单元(107)供应电流。

4.根据权利要求1所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述系统确定的电力负荷单元的优先顺序为按照电力负荷单元的电流利用效率高低设定优先顺序，向电流利用效率高的电力负荷单元优先供应电流。

5.根据权利要求4所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述优先顺序按照第一电力负荷单元、第二电力负荷单元、第三电力负荷单元的顺序，包括以下步骤：

步骤a、检测太阳能发电单元(101)是否有电流产生，当检测到太阳能发电单元(101)有电流产生时，运行步骤b110；当没有检测到太阳能发电单元(101)有电流产生时，重复步骤a；

步骤b110，分别计算各电力负荷单元的电流利用效率，运行步骤b120；

步骤b120，排序各电力负荷单元的电流利用效率的优先顺序，运行步骤c210；

步骤c210，检测第一电力负荷单元是否需要供应电流，当第一电力负荷单元需要供应电流时，则运行步骤c211；当第一电力负荷单元不需要供应电流时，则运行c220步骤；

步骤c211，向第一电力负荷单元供应电流；

步骤c220，检测第二电力负荷单元是否需要供应电流，当第二电力负荷单元需要供应电流时，则运行步骤c221；当第二电力负荷单元不需要供应电流时，则运行步骤c230；

步骤c221，向第二电力负荷单元供应电流；

步骤c230，向第三电力负荷单元供应电流。

6.根据权利要求4或5所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述电力负荷单元为变频空调单元(106)时，该变频空调单元(106)的电流利用效率为利用的电能数量与输入的电能数量的比值，电流利用效率＝利用的电能数量/输入的电能数＝100％。

7.根据权利要求4或5所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述电力负荷单元为蓄电单元(104)时，蓄电单元(104)的充电效率为α1，蓄电单元(104)的放电效率为α2，该蓄电单元(104)的电流利用效率＝α1*α2。

8.根据权利要求4或5所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述电力负荷单元为DC-AC逆变单元(107)时，DC-AC逆变单元(107)的逆变效率为β，供应电流的上网电价为F1，取电的下网电价为F2，该DC-AC逆变单元(107)的电流利用效率＝β*F1/F2。

9.根据权利要求8所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述供应电流的上网电价F1为按照供应时间不同而有不同价格的上网电价；或电能收购者规定的电价。

10.根据权利要求8所述的太阳能空调系统的控制方法，其特征是所述取电的下网电价F2为按照取电时间不同而有不同价格的下网电价；或电能提供者规定的电价。

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