CN102360035B - 一种在离网型风光互补发电系统上实现检测电流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在离网型风光互补发电系统上实现检测电流的方法，本发明的思想在于：利用2个电流传感器在安装位置的特殊之处，以及结合风光互补发电系统的实际工况，使检测到的电流值通过求和、求差、求均以及逻辑符号判断等处理，推算出各个通道的电流值，这种方法的特点是利用逻辑和数学运算的处理减少硬件的物理成本。

Description

一种在离网型风光互补发电系统上实现检测电流的方法
技术领域
本发明涉及一种在离网型风光互补发电系统上实现检测电流的方法，一种离网型风光互补发电系统的低成本电流检测方法。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭与生态环境的不断恶化，发展以风能、太阳能为代表的可再生绿色新能源已是当务之急，也为保证人类社会的可持续发展提供条件。风力发电按其连接方式可以分为离网型和并网型两种，离网型与并网型风力发电系统相比具有投资小、使用灵活的特点，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。
与并网型的最大区别是，离网型风力机捕获的风能以及光伏阵列捕获的太阳能要尽量与负载用电量和储能元件(蓄电池、超级电容等)可存储容量相匹配。由于自然界中的风能、太阳能等无污染的新能源都是无法预测的随机量，而用户负载和储能元件在安装时一般已经确定，这样对输出端而言，检测电流、电压等参数变得十分重要。考虑到电压通常采用成本比较低的采样电阻即可满足精度要求，而电流采样需要通过霍尔传感器，因此成本比较高，对于风光互补型的系统来说成本更加大。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种在离网型风光互补发电系统上实现检测电流的方法，避免使用四路电流检测传感器来检测风力机发电通道、光伏阵列发电通道、用户负载通道、储能元件(以蓄电池为例)通道等4路通道的电流，而提供一种仅使用2个电流传感器实现4路电流检测的方法，从而使电流检测的成本降低50％。
本发明的思想在于：利用2个电流传感器在安装位置的特殊之处，以及结合风光互补发电系统的实际工况，使检测到的电流值通过求和、求差、求均以及逻辑符号判断等处理，推算出各个通道的电流值，这种方法的特点是利用逻辑和数学运算的处理减少硬件的物理成本。
技术方案
一种在离网型风光互补发电系统上实现检测电流的方法，其特征在于：在风力机通道和蓄电池通道处各安装1个电流传感器，在负载端设有控制开关，在风力机通道和光伏通道上离网型风光互补发电系统设有采样电阻；风力机通道或光伏通道的状态通过采样电阻确定，当电阻上的采样电压高于蓄电池端电压时，表明通道具备传递能量的条件，确认该通道的状态为1，反之为0；负载通道状态由负载开关确定，当负载接入时该状态为1，否则为0；具体检测步骤如下：根据风力机通道、光伏通道和负载通道的3种通道状态，分为6种状态进行电流检测得到风机通道电流、蓄电池通道电流、光伏通道的电流和负载电流数值：
状态1：当负载通道状态为0，风力机通道状态为1，光伏通道的状态为1时，风机通道电流为电流传感器检测电流I1，蓄电池通道电流为电流传感器检测电流I2，光伏通道的电流为I2-I1，负载电流为零；
状态2：当负载通道状态为0，风力机通道状态为1，光伏通道的状态为0时，风机通道电流为电流传感器检测电流I1，蓄电池通道电流为电流传感器检测电流I2，且I1＝I2，光伏通道的电流为零，负载电流也为零；
状态3：当负载通道状态为0，风力机通道状态为0，光伏通道的状态为1时，风机通道电流为电流传感器检测电流I1＝0，蓄电池通道电流为电流传感器检测电流I2，光伏通道的电流等于I2，负载电流为零；
状态4：当负载通道状态为0，风力机通道状态为0，光伏通道的状态为0时，风机通道电流为电流传感器检测电流I1＝0，蓄电池通道电流为电流传感器检测电流I2＝0，光伏通道的电流等于I2＝0，负载电流为零；
状态5：当负载通道状态为1，风力机通道状态为1，光伏通道的状态为0时，风机通道电流为电流传感器检测电流I1，蓄电池通道电流为电流传感器检测电流I2，光伏通道的电流等于I2＝0，负载电流为I1±I2；电流I2充电时取正，放电时取负；
状态6：当负载通道状态为1，风力机通道状态为0，光伏通道的状态为0时，风机通道电流为电流传感器检测电流I1＝0，蓄电池通道电流为电流传感器检测电流I2，光伏通道的电流等于I2＝0，负载电流为I2。
有益效果
本发明提出的一种在离网型风光互补发电系统上实现检测电流的方法，以离网型风光互补发电系统为控制对象，系统以DSC为控制核心，通过检测风力机通道、光伏通道、蓄电池通道以及负载通道的电压、电流等参数，完成对系统的发电、转换、储能、用电等环节。另外，本发明中2个电流传感器分别安装于风力机通道和蓄电池通道处，目的是为了复合使用，减少电流传感器的成本。较以往传统电流检测采用多路电流传感器的方法，本发明很大程度地降低了系统的成本，试验结果证明了方法的可行性。
附图说明
图1：实现本发明方法所述的电流传感器安装以及系统控制器组成框图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
图1是电流传感器安装以及系统控制器组成框图，系统以DSC为控制核心，通过检测风力机通道、光伏通道、蓄电池通道以及负载通道的电压、电流等参数，完成对系统的发电、转换、储能、用电等环节。另外，本发明中2个电流传感器分别安装于风力机通道和蓄电池通道处，目的是为了复合使用，减少电流传感器的成本。
其中，风力机通道和光伏通道的状态通过采样电阻确定，当通道采样电压高于蓄电池端电压时，表明通道具备传递能量的条件，确认该通道的状态为1，反之为0；负载通道状态由负载开关确定，当负载接入时该状态为1，否则为0。这样，根据有无风能、光能和负载的情况可以分为8种不同的状态进行处理。
控制器核心DSC再实时查询当下的通道状态，同时检测图中所示安装的2个电流传感器的输出，通过逻辑判断和数值运算便可以得到风光互补发电系统8种状态下的4个通道的相应电流。
为了降低成本，光伏发电主功率电路的电流采样与蓄电池的电流采样共用了同一个电流传感器。按照(1)负载是否工作；(2)是否有风；(3)是否有光；可以分为8种状态，参见表1所示，表1中的I1和I2是实际电流传感器的检测值，而I3和I4是是通过逻辑和状态判断获得的计算值。
表1：风光能量与负载运行状态判断表
Figure BSA00000570961200041
【注】：1表示该状态存在；0表示该状态不存在。
根据表中所列出的8种状态，风机、光伏、电池和负载四个通道的电流检测方法的具体实施方式可以分为：
[1]状态011：当前状态是指有风能和光能，而负载并不工作，因此，风机通道电流传感器检测的电流为I1，电池通道电流传感器检测的电流为I2，此时为充电状态。根据图3电流传感器的安装方式，可以得到光伏通道的电流为I2-I1，此时，负载电流为零；
[2]状态010：当前状态是指仅有风能，而负载和光伏通道均不工作，因此，风机通道电流传感器检测的电流为I1，电池通道电流传感器检测的电流为I2，此时为充电状态，且I1＝I2。根据图3电流传感器的安装方式，可以得到光伏通道的电流为零，负载电流也为零；
[3]状态001：当前状态是指仅有光能，而负载和风机通道均不工作，因此，风机通道电流传感器检测的电流I1等于零，电池通道电流传感器检测的电流为I2，此时为充电状态。根据图3电流传感器的安装方式，可以得到光伏通道的电流为I2，此时，负载电流为零；
[4]状态000：当前状态是指既没有风能也没有光能，而且负载不工作，因此，风机通道电流传感器检测的电流I1等于零，电池通道电流传感器检测的电流I2也等于零。根据图3电流传感器的安装方式，可以得到光伏通道的电流为零，同时，负载电流也为零；
[5]状态110：当前状态是指风能，并且负载处于工作状态，因此，风机通道电流传感器检测的电流为I1，电池通道电流传感器检测的电流为I2，此时充放电状态取决于电流I2与参考基值(零点)的大小，为正时充电、为负时放点。根据图3电流传感器的安装方式，可以得到光伏通道的电流为零，此时，负载电流为I1±I2(充电取正，放电驱负)；
[6]状态100：当前状态是指仅有负载工作，因此，风机通道电流传感器检测的电流I1等于零，电池通道电流传感器检测的电流为I2，此时为放电状态。根据图3电流传感器的安装方式，可以得到光伏通道的电流为零，此时，负载电流为I2；
表中电池充放状态是通过传感器输出值与2.5V的基值进行比较来判断的。另外，光伏发电通道输出的电压、电流检测电路，需要由LM224组成的有源滤波器进行滤波处理，再送入单片机的AD接口进行采样。

Claims (1)

1.一种在离网型风光互补发电系统上实现检测电流的方法，其特征在于：在风力机通道和蓄电池通道处分别安装第一电流传感器和第二电流传感器，在负载端设有控制开关，在离网型风光互补发电机的风力机通道和光伏通道上分别设有采样电阻；风力机通道或光伏通道的状态通过采样电阻确定，当采样电阻上的采样电压高于蓄电池端电压时，表明通道具备传递能量的条件，确认该通道的状态为1，反之为0；负载通道状态由负载开关确定，当负载接入时该状态为1，否则为0；具体检测步骤如下：根据风力机通道、光伏通道和负载通道的3种通道状态，分为6种状态进行电流检测得到风力机通道电流、蓄电池通道电流、光伏通道的电流和负载电流数值：
状态1：当负载通道状态为0，风力机通道状态为1，光伏通道的状态为1时，风力机通道电流为第一电流传感器检测电流I1，蓄电池通道电流为第二电流传感器检测电流I2，光伏通道的电流为I2-I1，负载电流为零；
状态2：当负载通道状态为0，风力机通道状态为1，光伏通道的状态为0时，风力机通道电流为第一电流传感器检测电流I1，蓄电池通道电流为第二电流传感器检测电流I2，且I1＝I2，光伏通道的电流为零，负载电流也为零；
状态3：当负载通道状态为0，风力机通道状态为0，光伏通道的状态为1时，风机通道电流为第一电流传感器检测电流I1＝0，蓄电池通道电流为第二电流传感器检测电流I2，光伏通道的电流等于I2，负载电流为零；
状态4：当负载通道状态为0，风力机通道状态为0，光伏通道的状态为0时，风力机通道电流为第一电流传感器检测电流I1＝0，蓄电池通道电流为第二电流传感器检测电流I2＝0，光伏通道的电流等于I2＝0，负载电流为零；
状态5：当负载通道状态为1，风力机通道状态为1，光伏通道的状态为0时，风力机通道电流为第一电流传感器检测电流I1，蓄电池通道电流为第二电流传感器检测电流I2，光伏通道的电流等于0，负载电流为I1±I2；在充电时负载电流为I1+I2，放电时负载电流为I1-I2；
状态6：当负载通道状态为1，风力机通道状态为0，光伏通道的状态为0时，风力机通道电流为第一电流传感器检测电流I1＝0，蓄电池通道电流为第二电流传感器检测电流I2，光伏通道的电流等于0，负载电流为I2。
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