CN103259322A

CN103259322A - 一种风光柴互补系统控制方法

Info

Publication number: CN103259322A
Application number: CN2012100346072A
Authority: CN
Inventors: 王晓东; 田丰; 陈静薇
Original assignee: SHANGHAI KEYTEC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI KEYTEC POWER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明提供了一种风光柴互补系统优化控制的方法，控制步骤包括数据采集、数据比较分析、根据比较结果调整工作模式。所述的数据采集包括蓄电池数据、柴油发电数据、时间数据。所述的工作模式包括风力发电机工作模式、太阳能电池阵列工作模式、柴油发电机工作模式、蓄电池工作模式、负载工作模式。本发明实现了风光柴互补系统智能化控制，统一管理、协调风力发电、太阳能发电和柴油发电机发电，整体提高了风光柴互补系统运行的稳定性和可靠性。

Description

一种风光柴互补系统控制方法

技术领域

本发明涉及发电供电系统的控制技术，特别是一种应用于通信基站的风光柴互补系统的控制技术。

背景技术

随着社会的进步和发展，人们对于通信的需求不断增加。通讯网络的建设面临的困难很多，其中之一就是无法铺设市电或铺设成本昂贵，如海岛或偏远地区。风光柴互补系统很好地解决了这一问题。

目前的风光柴互补系统的控制技术较为简单，风力发电、太阳能发电以及柴油发电机各发电单元独立工作，简单的叠加导致各发电单元相互影响，降低了充电效率，增加了系统冗余，由于缺少统一管理和控制，大大降低了系统运行的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明提供了一种风光柴互补系统优化控制的方法，解决了现有控制技术中风力发电、太阳能发电和柴油机发电不协调的弊端，通过统一的管理和控制，整体提高了风光柴互补系统运行的稳定性和可靠性。

统一判断标准和基数，防止了风力发电、太阳能发电和柴油机发电相互影响降低充电效率。

通过采集并判断蓄电池状态、风力发电状态、太阳能发电状态和柴油机发电状态，再协调风力发电、太阳能发电和柴油机的工作模式，整体提高系统发电的利用率。

定期的蓄电池维护管理大大提高了蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明涉及的风光柴互补系统的系统结构示意图；

图2为本发明判断风光柴互补系统状态和切换系统工作模式的控制示意图；

图3为本发明启停蓄电池维护的控制示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图详细描述本发明的具体实施方式。

如图1所示，风光柴互补系统可分为4个单元，发电单元由风力发电机101、太阳能电池组件102、主柴油发电机103和备用柴油发电机104组成，整流单元由风机控制器105、太阳能控制器106和充电控制器107组成，储能单元为蓄电池109，控制单元为集中控制器110。

风力发电机101将风能转化为交流电经风机控制器105整流后汇集至直流母线108送入蓄电池109。太阳能电池组件102将太阳能转化为直流电经太阳能控制器106整流后汇集至直流母线108送入蓄电池109。集中控制器110采集蓄电池109数据、风机控制器105数据、太阳能控制器106数据和充电控制器107数据，作数据比对后判断是否切换工作模式再控制相应的控制器，同时集中控制器110还与通信基站设备的上位机114通信，上传各设备工作模式、系统状态，发出停止次要负载113或主要负载112的请求信号。

风力发电机101有3种工作模式，常态运行411、减速运行412和停机413，工作模式由风机控制器105控制实现，工作模式的切换由集中控制器110发送信号控制。

太阳能电池组件102有3种工作模式，MPPT(最大功率跟踪)运行421、浮充运行422和停机423，工作模式由太阳能控制器106控制实现，工作模式的切换由集中控制器110发送信号控制。

主柴油发电机103有2种工作模式，常态运行431和停机432，工作模式由充电控制器107控制实现，工作模式的切换由集中控制器110发送信号控制。

备用柴油发电机104有2种工作模式，常态运行441和停机442，工作模式由充电控制器107控制实现，工作模式的切换由集中控制器110发送信号控制。

实时更新数据为蓄电池电压U、风机控制器充电电压U1、太阳能控制器电充电电压U2、充电控制器充电电压U3、风机控制器充电电流IW、太阳能控制器充电电流IS、充电控制器充电电流IC、时间累计计数D、主柴油发电机报警信号EA、备用柴油发电机报警信号EB，其中报警信号1表示有报警，0表示无报警。

可变更设定数据为蓄电池浮充电压UF、蓄电池吸收电压UT、蓄电池满充电压UM、蓄电池过充电压UO、蓄电池保护电压UL、蓄电池过放电压UE、蓄电池0.01C容量倍率数值IF、蓄电池保护电流IO、等待时间W、维护时间计数DW、蓄电池维护开启时间DO、蓄电池维护停止时间DS、蓄电池起充电压US、蓄电池维护电压UW、维护等待时间DD。

如图2所示，风光柴互补系统控制方法的步骤如下：

步骤201，系统成功启动后进入步骤202。

步骤202，比较蓄电池电压U是否小于蓄电池过充电压UO，若为否进入步骤203，若为是进入步骤206.

步骤203，设置风力发电机101至停机413工作模式，设置太阳能电池组件102至停机423工作模式，设置主柴油发电机103至停机432工作模式，设置备用柴油发电机104至停机442工作模式。全部设置完毕后进入步骤204。

步骤204，等待时间W后进入下一步骤205。

步骤205，比较蓄电池电压U是否小于蓄电池满充电压UM，若为否返回步骤204，若为是进入步骤206。

步骤206，比较蓄电池电压U是否小于蓄电池吸收电压UT，若为否进入步骤207，若为是进入步骤214。

步骤207，设置风力发电机101至减速运行412工作模式，设置太阳能电池组件102至浮充运行422工作模式。全部设置完毕后进入步骤208。

步骤208，比较太阳能控制器充电电流IS是否大于蓄电池0.01C容量倍率数值IF，若为否进入步骤209，若为是进入步骤213。

步骤209，设置风力发电机101至减速运行412工作模式，设置完毕后进入步骤210。

步骤210，等待时间W后进入下一步骤211。

步骤211，比较蓄电池电压U是否小于蓄电池起充电压US，若为否进入步骤212，若为是进入步骤214。

步骤212，比较蓄电池电压U是否小于蓄电池过充电压UO，若为否返回步骤203，若为是返回步骤208。

步骤213，设置风力发电机101至停机413工作模式，设置完毕后进入步骤210。

步骤214，比较蓄电池电压U是否小于蓄电池保护电压UL，若为否进入步骤215，若为是进入步骤217。

步骤215，设置风力发电机101至常态运行411工作模式，设置太阳能电池组件102至MPPT运行421工作模式，全部设置完毕后进入步骤216。

步骤216，等待时间W后返回步骤206。

步骤217，设置风力发电机101至常态运行411工作模式，设置太阳能电池组件102至MPPT运行421工作模式，设置主柴油发电机103至常态运行431工作模式，全部设置完毕后进入步骤218。

步骤218，判断主柴油发电机报警信号EA的值，若为0进入步骤219，若为1进入步骤225。

步骤219，比较风机控制器充电电流IW、太阳能控制器充电电流IS、充电控制器充电电流IC三个值之和是否小于蓄电池保护电流IO，若为否进入步骤220，若为是进入步骤221。

步骤220，设置风力发电机101至减速运行412工作模式，设置太阳能电池组件102至浮充运行422工作模式。全部设置完毕后进入步骤221。

步骤221，比较蓄电池电压U是否大于蓄电池吸收电压UT，若为是返回步骤208，若为否进入步骤222。

步骤222，等待时间W后进入步骤223。

步骤223，比较充电控制器充电电流IC是否小于蓄电池0.01C容量倍率数值IF乘以10的值，若为否返回步骤219，若为是进入步骤224。

步骤224，设置风力发电机101至常态运行411工作模式，设置太阳能电池组件102至MPPT运行421工作模式，全部设置完毕后返回步骤219。

步骤225，设置备用柴油发电机104至常态运行441工作模式，全部设置完毕后进入步骤226。

步骤226，判断备用柴油发电机报警信号EB的值，若为0返回步骤219，若为1进入步骤227。

步骤227，向通信基站设备上位机发送关闭次要负载的请求信号，发送完毕后进入步骤228。

步骤228，比较蓄电池电压U是否小于蓄电池过放电压UE，若为否进入步骤229，若为是进入步骤231。

步骤229，等待时间W后进入步骤230。

步骤230，比较蓄电池电压U是否大于蓄电池吸收电压UT，若为否返回步骤228，若为是返回步骤206。

步骤231，向通信基站设备上位机发送关闭主要负载的请求信号，发送完毕后进入步骤232。

步骤232，等待人工维护后手动重启系统。

如图3所示，启停蓄电池维护控制方法的步骤如下：

步骤301，比较维护时间计数DW是否小于蓄电池维护开启时间DO，若为是进入步骤302，若为否进入步骤304。

步骤302，设置风机控制器充电电压U1的值为US、太阳能控制器电充电电压U2的值为US、充电控制器充电电压U3的值为US，全部设置完毕后进入步骤303。

步骤303，等待时间DD后返回步骤301。

步骤304，设置风机控制器充电电压U1的值为UW、太阳能控制器电充电电压U2的值为UW、充电控制器充电电压U3的值为UW，全部设置完毕后进入步骤305。

步骤305，比较维护时间计数DW是否小于蓄电池维护开启时间DS，若为是进入步骤306，若为否进入步骤307。

步骤306，等待时间DD后返回步骤305。

步骤307，设置风机控制器充电电压U1的值为US、太阳能控制器电充电电压U2的值为US、充电控制器充电电压U3的值为US，全部设置完毕后进入步骤308。

步骤308，设置较维护时间计数DW的值为0，设置完毕后返回步骤301。

Claims

1.一种风光柴互补系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集蓄电池数据、风力发电数据、太阳能发电数据、柴油发电数据和时间计数数据；

将采集的数据和设定值进行比较、判断；

控制系统切换至不同的工作模式、设置不同的充电电压，所述的工作模式包括风力发电机工作模式、太阳能电池组件工作模式、主柴油发电机工作模式和备用柴油发电机工作模式，所述的充电电压包括蓄电池起充电压和蓄电池维护电压。

2.如权利要求1所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，所述的蓄电池数据包括蓄电池电压，所述的风力发电数据包括风机控制器充电电流和风机控制器充电电压，所述的太阳能发电数据包括太阳能控制器充电电流和太阳能控制器充电电压，所述的柴油发电数据包括主柴油发电机报警信号、备用柴油发电机报警信号、充电控制器充电电流、充电控制器充电电压，所述的时间计数数据包括等待时间和维护等待时间。

3.如权利要求1所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，所述的设定值包括蓄电池浮充电压、蓄电池吸收电压、蓄电池满充电压、蓄电池过充电压、蓄电池保护电压、蓄电池过放电压、蓄电池0.01C容量倍率数值、蓄电池保护电流、等待时间、维护时间计数、蓄电池维护开启时间、蓄电池维护停止时间、蓄电池起充电压、蓄电池维护电压、维护等待时间。所述的所有设定值的设定依据是根据系统中采用的特定产品的性能特性并结合客户要求设定。

4.如权利要求1所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，所述的风力发电机工作模式包括常态运行、减速运行和停机，所述的太阳能电池组件工作模式包括MPPT运行、浮充运行和停机，所述的主柴油发电机工作模式包括常态运行和停机，所述的备用柴油发电机工作模式包括常态运行和停机。

5.如权利要求1所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，包括步骤比较蓄电池电压是否小于蓄电池过充电压，若为否则设置风力发电机至停机工作模式，设置太阳能电池组件至停机工作模式，设置主柴油发电机至停机工作模式，设置备用柴油发电机至停机工作模式，若为是则进入第二层比较。

6.如权利要求6所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，第二层比较是比较蓄电池电压是否小于蓄电池吸收电压，若为否则设置风力发电机至减速运行工作模式，设置太阳能电池组件至浮充运行工作模式，若为是则进入第三层比较。

7.如权利要求7所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，第三层比较是比较蓄电池电压是否小于蓄电池保护电压，若为否则设置风力发电机至常态运行工作模式，设置太阳能电池组件至MPPT运行工作模式，若为是则进入第四层比较。

8.如权利要求8所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，第四层比较是判断主柴油发电机报警信号和备用柴油发电机报警信号，若都为1则关闭次要负载，若不都为1则进入第五层比较。

9.如权利要求9所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，第五层比较是比较风机控制器充电电流、太阳能控制器充电电流、充电控制器充电电流三个值之和是否小于蓄电池保护电流，若为否则设置风力发电机至减速运行工作模式，设置太阳能电池组件至浮充运行工作模式，若为是则保持运行状态。

10.如权利要求1所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，若第二层比较判断为否，则继续比较太阳能控制器充电电流是否大于蓄电池0.01C容量倍率数值，若为否则保持运行状态，若为是则设置风力发电机至停机工作模式。

11.如权利要求1所述的风光柴互补系统控制方法，其特征在于，包括步骤比较维护时间计数是否小于蓄电池维护开启时间，若为是则设置风机控制器充电电压值为蓄电池起充电压、太阳能控制器电充电电压值为蓄电池起充电压、充电控制器充电电压值为蓄电池起充电压，若为否则设置风机控制器充电电压值为蓄电池维护电压、太阳能控制器电充电电压值为蓄电池维护电压、充电控制器充电电压值为蓄电池维护电压。