CN103138347B - 一种光伏充电控制器的充电控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种光伏充电控制器的充电控制方法，其特征在于，通过判断得出蓄电池储能系统所需充电模式，根据不同的充电模式采用相应的控制算法得到输入电压指令，再经过输入电压、输出电流双闭环与前馈控制，实现对各充电模式精确、快速控制。本发明将各个充电模式都归一到控制输入电压，从而使控制算法简便易行，并且可以实现各充电模式间的平滑切换。通过闭环与前馈控制相结合的控制方法可以使光伏充电控制器具有动态响应速度快，控制精度高，控制流程简便的优点，从而更好的实现光伏充电控制器对蓄电池储能系统高效、快速、精确的最大功率跟踪、均充、浮充的连续多模式充电控制。本发明可提高光伏充电速度以及蓄电池组电压控制精度，延长蓄电池使用寿命。

Description

一种光伏充电控制器的充电控制方法
技术领域
本发明涉及一种光伏充电控制器向蓄电池储能系统充电的控制方法。
背景技术
光伏发电领域迅速发展，其应用领域在不断扩展。随着光伏发电容量的不断扩大，光伏发电系统由原来发电功率不可调节运行方式开始向发电功率可调节，可参与电网调度的方向发展起来。
这就要求光伏电站不再是功率波动，不可调节发电系统。光伏电站需要增加储能环节实现电站的功率可调节、可调度。光伏电站增加储能系统不仅保证光伏系统的输出功率稳定可靠，还是解决诸如电压脉冲、涌流、电压跌落和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效途径。通过光伏充电控制器控制储能系统将多余电量存储，或在光伏功率不足时能为电网继续供电，从而实现电站功率的稳定输出。
对于由光伏系统充电的蓄电池储能系统来说，由于充电电源的特殊性，对充电控制也有其特殊性。目前光伏系统中对大容量蓄电池组的充电方式有光伏阵列直接连接充电方式，这种方式电路简单，但光伏阵列长期不能工作在最大功率点处，充电效率低。采用光伏阵列通过恒压控制充电方式，这种方式中控制采用PWM技术。这种方法电路也较简单，但克服不了蓄电池恒压充电充电时间长的缺点。
专利201110232267.X“一种应用于独立光伏发电系统的高效光伏充电控制方法”提出了一种光伏充电控制方法。该方法采用最大功率跟踪、均充、浮充三段式充电方法。控制策略通过条件判断，等步长或变步长控制占空比大小来实现控制实现三段式充电，控制方法较繁琐，控制精度较低、响应速度慢。对于大型光伏储能系统，会存在能量损失过多、充电电压控制精度低的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中充电控制方法控制判断繁琐，控制精度低、响应速度慢的缺点，提供一种新的光伏充电控制器的充电控制方法。本发明通过闭环与前馈控制相结合的控制方法可以使光伏充电控制器具有动态响应速度快，控制精度高，控制流程简便的优点，更加智能的实现充电控制。
本发明不需控制占空比步长，根据需要自动调节占空比大小。通过电压电流闭环的控制，保证输出电压电流的稳定控制，从而更好的实现光伏充电控制器对蓄电池储能系统高效、快速、精确的最大功率跟踪、均充、浮充的连续多模式充电控制。本发明可提高光伏充电速度以及蓄电池组电压控制精度，延长蓄电池使用寿命。
本发明所应用的光伏充电控制器的输入为光伏阵列，输出为蓄电池储能系统，光伏充电控制器采用BUCK-BOOST电路或者BUCK电路。通过充电控制方法光伏充电控制器对蓄电池储能系统充电的过程进行控制。
本发明的技术方案如下：
本发明采样蓄电池组电压Vout及充电电流Iout，通过充电模式控制算法判断出蓄电池组所需的充电模式。若蓄电池组的充电模式为最大功率跟踪充电模式，则采样光伏阵列实时输出功率Ppv，通过最大功率跟踪控制算法，得出输入电压指令Vinref1。若蓄电池组的充电模式为均充或浮充充电模式，将输出电压指令Voutref设置成均充电压值或浮充电压值，采样蓄电池组电压Vout与输出电压指令Voutref进行比较，通过PI调节产生相应的输入电压指令Vinref2。充电模式控制算法通过模式判断决定以Vinref1还是Vinref2作为输入电压调节指令Vinref。通过调节输入电压指令Vinref来控制蓄电池组电压Vout跟踪输出电压指令Vouref。本发明根据不同的充电模式采用相应的方法得到输入电压指令，通过控制输入电压来对各充电模式进行控制。将各个充电模式都归一到控制输入电压，从而使控制算法简便易行，并且可以实现各充电模式间的平滑切换。
光伏充电控制器通过采样光伏阵列输出电压Vin与输入电压指令Vinref进行比较后，经PI调节产生蓄电池组充电电流指令Ioutref。采样蓄电池组的充电电流Iout，与充电电流指令Ioutref比较，通过PI调节产生控制信号。将该控制信号与蓄电池组电压Vout相加作为PWM的调制波，蓄电池组电压Vout在这里作为前馈控制量参与计算。通过电压、电流双闭环和电压前馈控制实现系统快速、稳定的跟踪控制对象。
本发明的充电控制算法适用于大容量光伏充电系统中。
附图说明
图1为本发明光伏充电控制系统具体实施方式结构框图；
图2为本发明的光伏充电控制方法的流程图。
具体实施方式
图1为本发明光伏充电控制系统具体实施方式结构框图。如图1所示，光伏充电控制系统1由光伏阵列10、光伏充电控制器11和蓄电池组12组成。光伏充电控制器11应用光伏充电控制方法13，实现光伏阵列10对蓄电池组12的充电控制。光伏阵列10作为光伏充电控制器11的输入电源，光伏充电控制器11的输出接蓄电池组12。
本发明光伏充电控制方法采用闭环控制方法。图2为本发明光伏充电控制方法的流程图。如图2所示，该控制方法具体步骤为：
（1）检测蓄电池组的电压，通过充电模式控制器21判断得出充电模式为最大功率跟踪还是均充、浮充模式。
（2）若蓄电池组的充电模式为最大功率跟踪充电，则通过采样光伏阵列输入电压、电流计算出光伏阵列输出功率Ppv，通过最大功率跟踪控制器20得出最大功率点的电压作为输入电压指令Vinref1。
（3）若判断出蓄电池组的充电模式为均充或浮充模式，则将Voutref设置成所需的蓄电池组均充电压或浮充电压。检测蓄电池电压Vout，将蓄电池电压Vout与给定输出电压比较后，通过PI调节器25得到的输入电压指令Vinref2。
（4）充电模式控制器21判断出目前所在的充电模式，当充电模式为最大功率跟踪充电时，将Vinref1作为输入电压指令Vinref。当充电模式为均充或浮充时，将Vinref2作为输入电压指令Vinref。
（5）检测实际的光伏阵列输出电压Vin与输入电压指令Vinref比较，通过PI调节器22得出输出电流指令Iref。
（6）检测实际的光伏充电控制器输出电流，即蓄电池的充电电流Iout与输出电流指令Iref比较，通过PI调节器23产生的信号与蓄电池组电压Vout相加，得到最终调制波。
（7）将生成的调制波信号与固定频率的三角载波通过比较器24进行比较，产生PWM信号，控制光伏充电控制器功率器件的开通和关断。

Claims (1)

1.一种光伏充电控制器的充电控制方法，其特征在于所述控制方法具体步骤为：
(1)检测蓄电池组的电压，通过充电模式控制器(21)判断得出充电模式为最大功率跟踪还是均充、浮充模式；
(2)若蓄电池组的充电模式为最大功率跟踪充电，则采样光伏阵列实时输出功率Ppv，通过最大功率跟踪控制器(20)得出输入电压指令Vinref1；
(3)若判断出蓄电池组的充电模式为均充或浮充模式，则将输出电压指令Voutref设置成所需的蓄电池组均充电压或浮充电压；检测蓄电池组电压Vout，将蓄电池组电压Vout与给定输出电压比较后，通过输出电压PI调节器(25)得到的输入电压指令Vinref2；
(4)充电模式控制器21判断出目前所在的充电模式，当充电模式为最大功率跟踪充电时，将输入电压指令Vinref1作为输入电压指令Vinref；当充电模式为均充或浮充时，将输入电压指令Vinref2作为输入电压指令Vinref；
(5)检测实际的光伏阵列输出电压Vin与输入电压指令Vinref比较，通过输入电压PI调节器(22)得出输出电流指令Iref；
(6)检测实际的光伏充电控制器输出电流，即蓄电池的充电电流Iout与输出电流指令Iref比较，通过输出电流PI调节器(23)产生的信号与蓄电池组电压Vout相加，得到最终调制波；
(7)将生成的调制波信号与固定频率的三角载波通过比较器(24)进行比较，产生PWM信号，控制光伏充电控制器功率器件的开通和关断。
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