CN103607023A

CN103607023A - 光伏发电系统充电控制方法

Info

Publication number: CN103607023A
Application number: CN201310641010.9A
Authority: CN
Inventors: 姜德志; 陈海军
Original assignee: QINGDAO RUIJING OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: QINGDAO RUIJING OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明公开了一种光伏发电系统充电控制方法，所述光伏发电系统包括太阳能电池板和蓄电池组，所述蓄电池组包括有多个蓄电池，在所述蓄电池组中设置若干可控开关，在所述太阳能电池板输出的充电电压值为正常充电电压值时，控制所述若干可控开关的开关状态，使得所述蓄电池组中的多个蓄电池处于放电连接状态；在所述太阳能电池板输出的充电电压值为弱充电电压值时，控制所述若干可控开关的开关状态，减少每个所述并联支路中串联连接的蓄电池数量至与所述弱充电电压值相匹配，所减少的蓄电池形成新的并联支路。该方法在充电时根据太阳能电池板所输出的充电电压值的不同调整充电的蓄电池组中串联的蓄电池数量，保证了蓄电池组的正常充电和使用。

Description

光伏发电系统充电控制方法

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体地说，是涉及光伏发电系统充电控制方法。

背景技术

光伏发电是指利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源。光伏发电系统包括有太阳能电池板、蓄电池组、充放电控制器及负载。太阳能电池板为能量转换部件，用于吸收光能，并将光能转换为电能；蓄电池组一般包括有多路并联支路，每条并联支路由多个蓄电池串联而成，通过太阳能电池板为每路并联支路充电来贮存电能，并可随时向负载供电。充放电控制器用来对蓄电池组的充放电过程进行控制。

在光伏发电系统的实际使用过程中，由于外界太阳能光强大多数时候处于弱光状态，因此，太阳能电池板多数情况下所能提供的电能有限。如果太阳能电池板所输出的充电端电压不足，则难以满足蓄电池组的正常充电，进而影响蓄电池对负载的正常供电，致使负载无法正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏发电系统充电控制方法，该方法在充电时根据太阳能电池板所输出的充电电压值的不同调整充电的蓄电池组中串联的蓄电池数量，保证蓄电池组的正常充电和使用。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种光伏发电系统充电控制方法，所述光伏发电系统包括太阳能电池板和蓄电池组，所述蓄电池组包括有若干并联支路，每个并联支路包括有串联连接的多个蓄电池；在所述蓄电池组中设置若干可控开关，在太阳能电池板对所述蓄电池组充电时，检测其输出的充电电压值，若所述太阳能电池板输出的充电电压值为正常充电电压值，控制所述若干可控开关的开关状态，使得所述蓄电池组中的多个蓄电池处于放电连接状态，每个所述并联支路中串联连接的蓄电池数量与所述正常充电电压值相匹配；若所述太阳能电池板输出的充电电压值为低于所述正常充电电压值的弱充电电压值，控制所述若干可控开关的开关状态，减少每个所述并联支路中串联连接的蓄电池数量至与所述弱充电电压值相匹配，而所减少的蓄电池形成新的并联支路而与所述太阳能电池板相连接。

如上所述的光伏发电系统充电控制方法，为保证蓄电池组对负载正常供电，在所述太阳能电池板输出弱充电电压值对所述蓄电池组充电完毕后，控制所述若干可控开关的开关状态，使得所述蓄电池组中的多个蓄电池恢复至放电连接状态。

如上所述的光伏发电系统充电控制方法，在所述太阳能电池板输出的充电电压值为低于所述正常充电电压值的弱充电电压值时，为防止蓄电池发生短路，按照先断后连的顺序控制所述若干可控开关的开关状态。

如上所述的光伏发电系统充电控制方法，所述可控开关可以采用继电器或干簧管来实现。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的充电控制方法在太阳能电池板对蓄电池组进行充电时，根据太阳能电池板所输出的充电电压值的不同调整蓄电池组中串联的蓄电池数量，使得串联的蓄电池构成的并联支路所需的充电电压与太阳能电池板输出的充电电压相匹配，即使在太阳能电池板输出的充电电压变弱时也可以保证蓄电池组中的各蓄电池能够正常充电，提高了充电效率和光伏发电系统的使用效率。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明光伏发电系统充电控制方法一个实施例的流程图；

图2是基于图1充电控制方法的光伏发电系统中蓄电池组的一个实施例在一种工作状态下的内部连接原理图；

图3是图2的简化原理图；

图4是图2的蓄电池组另一种工作状态下的内部连接原理图；

图5是图4的简化原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

图1所示为本发明光伏发电系统充电控制方法一个实施例的流程图。

在该实施例中，光伏发电系统包括有太阳能电池板、蓄电池组及控制系统，蓄电池组包括有若干条并联支路，每个并联支路中包括有串联连接的多个蓄电池，太阳能电池板的输出端与每条并联支路相连接。而且，蓄电池组中设置有多个可控开关，多个蓄电池通过可控开关实现相应的串联及并联。

如图1所示，上述结构的光伏发电系统进行充电的控制过程如下：

步骤101：充电过程开始。

步骤102：控制系统初始化。

步骤103：检测太阳能电池板输出的充电电压，并与设定的充电电压值进行比较。

在该实施例中，预先设置有一个充电电压阈值。检测到太阳能电池板的输出充电电压之后，将检测值与预设的充电电压阈值作比较。如果太阳能电池板输出的充电电压值不小于该充电电压阈值，判定太阳能电池板输出的充电电压值为正常充电电压值，也即表明此时太阳光强充足；否则，判定太阳能电池板输出的充电电压值为弱充电电压值，也即表明此时太阳光强较弱。

步骤104：判断当前太阳能电池板输出的充电电压值是否为正常充电电压值。若是，执行步骤105；否则，转至步骤107。

步骤105：若当前太阳能电池板输出的充电电压值为正常充电电压值，说明当前太阳光强充足。此情况下，控制多个可控开关的开关状态，使得蓄电池组中的多个蓄电池处于放电连接状态，每个并联支路中串联连接的蓄电池数量与正常充电电压值相匹配。

这里所说的放电连接状态，是蓄电池组中的蓄电池在为负载供电时的一种连接状态。该连接状态一般为根据太阳能电池板的结构、所连接的负载等所确定的一种初始连接结构。而且，在该放电连接状态下，蓄电池组内每个并联支路中串联连接的蓄电池数量与正常充电电压值相匹配，各蓄电池能够被太阳能电池板正常充电。

步骤106：判断放电连接状态下蓄电池是否充电完毕。若充电完毕，转至步骤111；若未充完，继续执行步骤105的充电过程。

步骤107：若当前太阳能电池板输出的充电电压值不是正常充电电压值，则判定为弱充电电压值，说明当前太阳光强较弱，需要改变蓄电池组中蓄电池的连接状态。

步骤108：在当前太阳能电池板输出的充电电压值为弱充电电压值时，控制蓄电池组中多个可控开关的开关状态，减少每个并联支路中串联连接的蓄电池数量至与弱充电电压值相匹配，所减少的蓄电池形成新的并联支路与太阳能电池板相连接。

通过减少并联支路中串联连接的蓄电池数量，从而减小了每条并联支路所需的充电电压，也即，降低了对太阳能电池板所输出的充电电压的要求，所以，即使在太阳光较弱、太阳能电池板所输出的充电电压较低的情况下，也能够对蓄电池进行正常充电，确保能为负载提供更多所需的电流，提高了光伏发电系统的充电效率及使用效率。

而且，需要注意的是，为防止蓄电池发生短路，要按照先断后连的顺序控制可控开关的开关状态。

该实施例的目的是提供一种充电控制方法，至于如何设置可控开关及对可控开关进行控制来实现不同的蓄电池的串、并联连接，从而得到不同的蓄电池组结构，可以根据负载对不同太阳光强度的工作需求等实际情况来设计。而且，在该实施例的方法的说明下，本领域技术人员可以获得各种不同的、带有可控开关的蓄电池组结构及控制方式，该实施例对此不作限定。

步骤109：判断弱充电电压状态下蓄电池是否充电完毕。若充电完毕，执行步骤110；若未充完，继续执行步骤108的充电过程。

步骤110：在充电完毕后，控制可控开关的开关状态，使得蓄电池组中的多个蓄电池恢复至放电连接状态，以使得蓄电池组能为负载提供正常供电输出。

步骤111：充电结束。

图2至图5示出了基于图1实施例的充电控制方法的一个光伏发电系统一个实施例的部分系统结构，具体来说，是关于光伏发电系统中蓄电池组的结构。其中，图2和图3是蓄电池组一种工作状态下的内部连接原理图，图4和图5是蓄电池组另一种工作状态下的内部连接原理图。

如图2及图4所示，该实施例的蓄电池组共包括有二十四个蓄电池，分别为BAT1-BAT24，还包括有七个可控开关，分别为S1-S7。其中，S6和S7为单刀单掷开关，其余五个开关为单刀双掷开关。

图2所示的蓄电池组的连接图为其放电连接状态图，如图2所示，在该实施例的蓄电池组中，放电状态下，共包括有三个并联支路，分别是由BAT1-BAT8共八个蓄电池通过可控开关S3串联而成的并联支路、由BAT9-BAT16共八个蓄电池通过可控开关S4串联而成的并联支路及由BAT17-BAT24共八个蓄电池通过可控开关S5串联而成的并联支路，三路并联支路的充电正极端子通过可控开关S1和S2相互连接在一起。图2的简化原理图如图3所示。

对于图2及图3所示的连接状态图，由于每条并联支路均包括有八个蓄电池，假设每个蓄电池的输出电压均为1.5V，每条并联支路的输出端电压为1.5*8=12V。为对这种连接结构的蓄电池组正常充电，要求太阳能电池板所输出的充电电压值要大于13V。假设正常充电电压值为13V，如果太阳光强充足时，太阳能电池板输出的充电电压值不小于正常充电电压值，可以对上述处于放电连接状态下的蓄电池组进行正常充电。

如果太阳光强变弱，使得太阳能电池板输出的充电电压值降低，在低于正常充电电压值时，控制可控开关S3、S4和S5动作，改变动触点位置。然后，控制可控开关S1和S2动作，改变动触点位置。最后，控制可控开关S6和S7闭合。从而，形成如图4的连接状态图。图4的简化原理图如图5所示。比较图3及图5可以看出，图5的简化原理图中，共包括有四条并联支路，每条并联支路分别包括有六个串联连接的蓄电池。与图3相比，图5中每条并联支路的蓄电池数量减少了两个，减少的蓄电池恰好形成一条新的并联支路。

对于图4和图5所示的连接状态图，由于每个蓄电池的输出电压均为1.5V，每条并联支路的输出端电压变为1.5*6=9V。因而，对于这种结构的蓄电池组，对太阳能电池板所输出的充电电压值的要求可降低至10V左右，与正常充电电压值相比，降低了70-80%，对太阳光强度要求降低。因此，在太阳光强度变弱的情况下，仍可以对蓄电池组进行正常充电，从而提高了充电效率。

图2至图5所示的蓄电池组可以作为对LED路灯进行供电的光伏发电系统中。一般的，太阳能LED路灯工作电流不会太大，因此，可控开关可以采用继电器来实现。如果所应用的LED路灯工作电流足够小，可以用干簧管代替继电器作可控开关，这样，可以减小蓄电池组的体积，进而减少整个光伏发电系统的体积。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种光伏发电系统充电控制方法，所述光伏发电系统包括太阳能电池板和蓄电池组，所述蓄电池组包括有若干并联支路，每个并联支路包括有串联连接的多个蓄电池，其特征在于，在所述蓄电池组中设置若干可控开关，在太阳能电池板对所述蓄电池组充电时，检测其输出的充电电压值，若所述太阳能电池板输出的充电电压值为正常充电电压值，控制所述若干可控开关的开关状态，使得所述蓄电池组中的多个蓄电池处于放电连接状态，每个所述并联支路中串联连接的蓄电池数量与所述正常充电电压值相匹配；若所述太阳能电池板输出的充电电压值为低于所述正常充电电压值的弱充电电压值，控制所述若干可控开关的开关状态，减少每个所述并联支路中串联连接的蓄电池数量至与所述弱充电电压值相匹配，而所减少的蓄电池形成新的并联支路而与所述太阳能电池板相连接。

2.根据权利要求1所述的光伏发电系统充电控制方法，其特征在于，在所述太阳能电池板输出弱充电电压值对所述蓄电池组充电完毕后，控制所述若干可控开关的开关状态，使得所述蓄电池组中的多个蓄电池恢复至放电连接状态。

3.根据权利要求1所述的光伏发电系统充电控制方法，其特征在于，在所述太阳能电池板输出的充电电压值为低于所述正常充电电压值的弱充电电压值时，按照先断后连的顺序控制所述若干可控开关的开关状态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光伏发电系统充电控制方法，其特征在于，所述可控开关为继电器。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的光伏发电系统充电控制方法，其特征在于，所述可控开关为干簧管。