CN104110795A - 光伏空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏空调系统及其控制方法，其中光伏空调系统控制方法包括如下步骤：检测光伏电池的输出功率，并监测空调器的运行功率；根据输出功率和运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态；根据不同的工作状态，对光伏电池进行最大功率点跟踪。其通过根据光伏空调系统所处的不同的工作状态，对光伏电池进行最大功率点跟踪，实现对光伏电池的输出功率的有效利用，从而有效提高了光伏空调系统的能效，解决了现有的光伏空调控制方法单一，不能有效利用光伏电池的输出功率，进而不能有效提高光伏空调的能效的问题。

Description

光伏空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及家用电器领域，特别是涉及一种光伏空调系统及其控制方法。

背景技术

光伏空调由于采用光伏电池作为空调器的供电电源，不仅节省了能源，同时还保护了环境，因此具有很好的发展情景。现有的光伏空调通常由太阳能供电控制器对光伏电池的输出功率进行管理，具体为：

通过太阳能供电控制器中的最大输出功率控制单元MPPT(Maximum PowerPoint Tracking，最大功率点跟踪)监控光伏电池的输出功率，并控制太阳能供电控制器中的DC-DC高压逆变器将光伏电池输出的低压直流电转换为高压直流电后，供电给空调器，实现空调器的运行。但是，该种光伏空调控制方法较为单一，不能有效利用光伏电池的输出功率，进而不能有效提高光伏空调的能效。

发明内容

基于此，有必要针对现有光伏空调控制方法单一，不能有效利用光伏电池的输出功率，进而不能有效提高光伏空调的能效，且不能获悉光伏电池最大功率点跟踪的具体控制的问题，提供一种光伏空调系统及其控制方法。

为实现本发明目的提供的一种光伏空调系统控制方法，包括如下步骤：

检测光伏电池的输出功率，并监测空调器的运行功率；

根据所述输出功率和所述运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态；

根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪。

在其中一个实施例中，还包括如下步骤：

根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压。

在其中一个实施例中，所述根据所述输出功率和所述运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态，包括如下步骤：

当所述输出功率大于所述运行功率，且所述运行功率不为零时，控制所述光伏空调系统切换为第一工作状态；

所述第一工作状态为：所述光伏电池供电给所述空调器；

当所述输出功率等于或小于所述运行功率，且所述运行功率不为零时，控制所述光伏空调系统切换为第二工作状态；

所述第二工作状态为：所述光伏电池和电网同时供电给所述空调器；

当所述运行功率为零时，控制所述光伏空调系统切换为第三工作状态；

所述第三工作状态为：所述光伏电池的所述输出功率输入至电网。

在其中一个实施例中，所述根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪，包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第一工作状态时，根据所述运行功率选取第一扫描间隔；

每隔所述第一扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对所述光伏电池的输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

其中，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描时的扰动步长根据所述运行功率进行设定。

在其中一个实施例中，所述根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪，还包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第二工作状态时，根据所述光伏电池的输出功率最大化的方式选取第二扫描间隔；

每隔所述第二扫描间隔，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

其中，所述扰动步长根据所述光伏电池的所述输出功率最大化方式设定。

在其中一个实施例中，所述根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪，还包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第三工作状态时，根据所述光伏电池的所述输出功率最大化的方式选取第三扫描间隔；

每隔所述第三扫描间隔，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

其中，所述扰动步长根据所述光伏电池的所述输出功率最大化的方式设定。

在其中一个实施例中，所述根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压，包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第一工作状态时，根据所述输出功率和所述运行功率控制所述母线电压。

在其中一个实施例中，所述根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压，还包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第二工作状态时，检测是否启用所述空调器中的功率因数校正器；

当未启用所述功率因数校正器时，根据所述电网输出的第一电压控制所述母线电压，并调整所述光伏电池的所述输出功率直至所述母线电压小于等于额定母线电压；

当启用所述功率因数校正器时，根据所述功率因数校正器输出的第二电压控制所述母线电压。

在其中一个实施例中，所述根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压，还包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第三工作状态时，实时调整所述光伏空调系统中的并网逆变器输出的电流幅值，控制所述母线电压。

相应的，为实现上述任一种光伏空调系统控制方法，本发明还提供了一种光伏空调系统，包括光伏电池、光伏逆变器和空调器，所述光伏电池通过所述光伏逆变器分别与所述空调器和电网连接，还包括控制器，所述控制器包括第一检测模块、第一监测模块、第一控制模块和第一跟踪模块，其中：

所述第一检测模块，用于检测所述光伏电池的输出功率；

所述第一监测模块，用于监测所述空调器的运行功率；

所述第一控制模块，用于根据所述输出功率和所述运行功率，控制所述光伏空调系统切换为不同的工作状态；

所述第一跟踪模块，用于根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪。

在其中一个实施例中，所述控制器还包括第二控制模块，用于根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压。

在其中一个实施例中，所述光伏逆变器包括第一切换开关和第二切换开关，其中：

所述第一切换开关的输入端与所述光伏电池的输出端连接，所述第一切换开关的第一输出端与所述空调器的压缩机逆变器连接，所述第一切换开关的第二输出端与所述光伏逆变器中的并网逆变器的输入端连接；

所述第二切换开关的输入端与所述并网逆变器的输出端连接，所述第二切换开关的第一输出端与所述空调器中的功率因数校正器连接，所述第二切换开关的第二输出端与所述电网的输入端连接；

所述第一控制模块分别与所述第一切换开关和所述第二切换开关连接；

当所述输出功率大于所述运行功率，且所述运行功率不为零时，所述第一控制模块通过控制所述第一切换开关的输入端与所述第一切换开关的第一输出端导通，控制所述光伏空调系统切换为第一工作状态；

所述第一工作状态为：所述光伏电池供电给所述空调器；

当所述输出功率等于或小于所述运行功率，且所述运行功率不为零时，所述第一控制模块通过控制所述第一切换开关的输入端与所述第一切换开关的第一输出端导通，且所述第二切换开关的第一输出端与所述第二切换开关的第二输出端导通，控制所述光伏空调系统切换为第二工作状态；

所述第二工作状态为：所述光伏电池和所述电网同时供电给所述空调器；

当所述运行功率为零时，所述第一控制模块通过控制所述第一切换开关的输入端与所述第一切换开关的第二输出端导通，且所述第二切换开关的输入端与所述第二切换开关的第二输出端导通，控制所述光伏空调系统切换为第三工作状态；

所述第三工作状态为：所述光伏电池的所述输出功率输入至所述电网。

在其中一个实施例中，所述第一跟踪模块包括第一选取单元和第一扫描单元；

所述第一选取单元，用于当所述光伏空调系统切换为所述第一工作状态时，根据所述运行功率选取第一扫描间隔；

所述第一扫描单元，用于每隔所述第一扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对所述光伏电池的输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

所述第一扫描单元包括第一设定子单元，用于采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描时，根据所述运行功率设定扰动步长。

在其中一个实施例中，所述第一跟踪模块还包括第二选取单元和第二扫描单元；

所述第二选取单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第二工作状态时，根据所述光伏电池的输出功率最大化的方式选取第二扫描间隔；

所述第二扫描单元，用于每隔所述第二扫描间隔，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

所述第二扫描单元包括第二设定子单元，用于根据所述光伏电池的所述输出功率最大化方式设定所述扰动步长。

在其中一个实施例中，所述第一跟踪模块还包括第三选取单元和第三扫描单元；

所述第三选取单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第三工作状态时，根据所述光伏电池的所述输出功率最大化的方式选取第三扫描间隔；

所述第三扫描单元，用于每隔所述第三扫描间隔，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

所述第三扫描单元包括第三设定子单元，用于根据所述光伏电池的所述输出功率最大化的方式设定所述扰动步长。

在其中一个实施例中，所述第二控制模块包括第一控制单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第一工作状态时，根据所述输出功率和所述运行功率控制所述母线电压。

在其中一个实施例中，所述第二控制模块还包括第一检测单元、第二控制单元和第三控制单元；

所述第一检测单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第二工作状态时，检测是否启用所述空调器中的所述功率因数校正器；

所述第二控制单元，用于当未启用所述功率因数校正器时，根据整流后的所述电网输出的第一电压控制所述母线电压，并调整所述光伏电池的所述输出功率直至所述母线电压小于等于额定母线电压；

所述第三控制单元，用于当启用所述功率因数校正器时，根据所述功率因数校正器输出的第二电压控制所述母线电压。

在其中一个实施例中，所述第二控制模块还包括第四控制单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第三工作状态时，实时调整所述光伏空调系统中的所述并网逆变器输出的电流幅值，控制所述母线电压。

上述光伏空调系统及其控制方法的有益效果：通过在光伏空调系统中设置控制器，根据控制器中的第一检测模块检测到的光伏电池的输出功率，和第一监测模块监测到的空调器的运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态。并根据光伏空调系统所处的不同的工作状态，对光伏电池进行最大功率点跟踪，实现对光伏电池的输出功率的有效利用，从而有效提高了光伏空调系统的能效，解决了现有的光伏空调控制方法单一，不能有效利用光伏电池的输出功率，进而不能有效提高光伏空调的能效的问题。

附图说明

图1为光伏空调系统控制方法一具体实施例流程图；

图2为光伏空调系统一具体实施例电路示意图；

图3为光伏空调系统一具体实施例切换为第一工作状态时的电路示意图；

图4为光伏空调系统一具体实施例切换为第二工作状态时的电路示意图；

图5为光伏空调系统一具体实施例切换为第三工作状态时的电路示意图。

具体实施方式

为使本发明技术方案更加清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

参见图1，作为一具体实施例的光伏空调系统控制方法，包括如下步骤：

步骤S100，检测光伏电池的输出功率，并监测空调器的运行功率。

步骤S200，根据输出功率和运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态。

步骤S300，根据不同的工作状态，对光伏电池进行最大功率点跟踪。

其通过根据检测到的光伏电池的输出功率，和监测到的空调器的运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态。并根据光伏空调系统不同的工作状态，对光伏电池进行最大功率点跟踪，使得光伏电池实时保持最大输出功率状态。达到根据光伏空调系统不同的工作状态，控制光伏电池的输出功率的目的，从而有效的利用了光伏电池的输出功率，提高了光伏空调系统的能效。

其中，根据光伏电池的输出功率和空调器的运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态主要包括三种工作状态：

当空调器处于运行阶段时，也就是当空调器的运行功率不为零时，包括两种情况：

其一，当光伏电池的输出功率大于空调器的运行功率，即光伏电池的输出功率可以达到空调器的运行功率，并且有足够余量时，光伏电池的输出功率足以保证空调器的正常运行。因此，此时可控制光伏空调系统切换为第一工作状态，即只需光伏电池供电给空调器。

其二，当光伏电池的输出功率等于或小于空调器的运行功率时，光伏电池的输出功率可能不足以保证空调器的正常运行。因此，还需要电网供电给空调器，确保空调器的正常运行。此时可控制光伏空调系统切换为第二工作状态，即光伏电池和电网同时供电给空调器。

当监测到空调器的运行功率为零时，也就是空调器处于停机阶段，此时为避免光伏电池的输出功率不被浪费，可将光伏电池的输出功率进行并网处理。即控制光伏空调系统切换为第三工作状态，光伏电池的输出功率输入至电网。

具体的，根据输出功率和运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态，包括如下步骤：

步骤S210，当输出功率大于运行功率，且运行功率不为零时，控制光伏空调系统切换为第一工作状态。其中，第一工作状态为：光伏电池供电给空调器。

由于光伏空调系统切换为第一工作状态时，只依靠光伏电池给空调器供电。光伏电池的输出功率输入至空调器时，会产生一些损耗。因此，光伏电池的输出功率必须大于空调器的运行功率，才能够保证光伏电池的输出功率能够驱动空调器运行。一般的，当光伏电池的输出功率大于空调器的运行功率预设值时，可控制光伏空调系统切换为第一工作状态。其中，预设值的取值范围可为[20W，50W]。

步骤S210’，当输出功率等于或小于运行功率，且运行功率不为零时，控制光伏空调系统切换为第二工作状态。

第二工作状态为：光伏电池和电网同时供电给空调器。

步骤S210”，当运行功率为零时，控制光伏空调系统切换为第三工作状态。

第三工作状态为：光伏电池的输出功率输入至电网。

当光伏空调系统处于不同的工作状态时，对光伏电池进行最大功率点跟踪可采用间隔扫描与变步长扰动观察相结合的方式进行。即每隔一段时间进行一次光伏电池的输出电压的扫描，观察光伏电池的输出功率。其中，扫描方式可采用变步长扰动观察方式。具体的：

当光伏空调系统切换为第一工作状态时，对光伏电池进行最大功率点跟踪可通过如下步骤实现：

步骤S310，根据运行功率选取第一扫描间隔。

步骤S320，每隔第一扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对光伏电池的输出电压进行扫描，观察输出功率。

其中，采用变步长扰动观察方式对光伏电池的输出电压进行扫描时的扰动步长根据运行功率进行设定。

由于当光伏空调系统切换为第一工作状态时，空调器处于运行阶段。扫描间隔和扰动步长均受空调器的运行功率的影响(即与空调器的运行功率有关)。因此，可根据空调器的运行功率选取扫描间隔和设定扰动步长。如果空调器的运行功率太大(即负载较重)，此时仍对光伏电池的输出电压进行扫描，极有可能造成光伏空调系统的母线电压大范围波动，从而影响空调器的正常运行。因此，当空调器的运行功率太大时，不进行光伏电池的输出电压的扫描或仅在小电压范围进行光伏电池的输出电压的扫描，以保证空调器的正常运行。

当光伏空调系统切换为第二工作状态时，对光伏电池进行最大功率点跟踪可通过如下步骤实现：

步骤S310’，根据光伏电池的输出功率最大化的方式选取第二扫描间隔。

步骤S320’，每隔第二扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对光伏电池的输出电压进行扫描，观察输出功率。

其中，扰动步长根据光伏电池的输出功率最大化方式设定。

当光伏空调系统切换为第二工作状态时，此时光伏电池和电网同时供电给空调器。对光伏电池的输出电压进行扫描时的扫描间隔和扰动步长均根据光伏电池的输出功率最大化的方式进行选取和设定，使得光伏电池的输出功率实时为最大输出功率，从而减少电网的输出功率。其在节省电费的同时，有效的利用了光伏电池的输出功率，提高了光伏空调系统的能效。

当光伏空调系统切换为第三工作状态时，对光伏电池进行最大功率点跟踪同样可通过如下步骤实现：

步骤S310”，根据光伏电池的输出功率最大化的方式选取第三扫描间隔。

步骤S320”，每隔第三扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对光伏电池的输出电压进行扫描，观察输出功率。

其中，扰动步长根据光伏电池的输出功率最大化的方式设定。

当光伏空调系统切换为第三工作状态时，此时，空调器处于停机阶段，其运行功率接近或等于零。对光伏电池的输出电压进行扫描时的扫描间隔和扰动步长同样可根据光伏电池的输出功率最大化的方式进行选取和设定，使得光伏电池的输出功率实时为最大输出功率，从而将光伏电池的最大输出功率均输入至电网，获取最大的发电功率。同样有效的利用了光伏电池的输出功率，提高了光伏空调系统的能效。

综上任一所述，通过将光伏空调系统切换为三种不同的工作状态，有效防止了能源浪费的现象。同时，根据光伏空调系统三种不同的工作状态，对光伏电池进行最大功率点跟踪，不仅实现了光伏电池实时输出功率最大化的目的，还有效地利用了光伏电池的输出功率，提高了光伏空调系统的能效。

但是，在根据光伏空调系统的不同的工作状态，对光伏电池进行最大功率点跟踪的同时，光伏空调系统的母线电压会受到光伏电池的输出功率的影响有所波动，从而影响光伏空调系统的稳定性。因此，为了确保光伏空调系统的稳定性，作为另一具体实施例的光伏空调系统控制方法，还包括如下步骤：

步骤S400，根据不同的工作状态，控制光伏空调系统的母线电压。

具体的，当光伏空调系统切换为第一工作状态时，对光伏空调系统的母线电压的控制可通过如下步骤实现：

步骤S410，根据输出功率和运行功率控制母线电压。

由于光伏空调系统切换为第一工作状态时，只通过光伏电池对空调器进行供电。此时，光伏空调系统的母线电压由前级升压电路(即光伏电池的输出功率)和空调器的运行功率共同影响。因此，根据输出功率和运行功率来控制母线电压，使得母线电压足够高以保证空调器的正常运行，实现光伏电池的输出功率与空调器的运行功率实时匹配，保证了通过光伏电池供电给空调器时，空调器的正常运行。

当光伏空调系统切换为第二工作状态时，对光伏空调系统的母线电压的控制可通过如下步骤实现：

步骤S410’，检测是否启用空调器中的功率因数校正器(Power FactorCorrection，PFC)。

步骤S420’，当未启用功率因数校正器时，根据电网输出的第一电压控制母线电压，并调整光伏电池的输出功率直至母线电压小于等于额定母线电压。

步骤S430’，当启用功率因数校正器时，根据功率因数校正器输出的第二电压控制母线电压。

当光伏空调系统切换为第二工作状态时，此时，光伏电池和电网同时供电给空调器。当电网供电给空调器时，空调器有可能开启功率因数校正器，对电网输出的第一电压进行校正后，再输入至空调器，驱动空调器运行。因此，首先通过检测是否启用功率因数校正器。

当检测到未启用功率因数校正器时，此时，母线电压主要由电网输出的第一电压影响。因此，主要根据电网输出的第一电压控制光伏空调系统的母线电压。同时，在该过程中，由于光伏电池也在给空调器供电。所以，母线电压也会受到光伏电池的输出功率的影响。由于光伏电池的输出功率的影响，母线电压有可能超过额定母线电压，导致母线电压高出母线电容耐压，从而引起母线电容崩溃。因此，还需要调整光伏电池的输出功率，在保证光伏电池的输出功率最大化的同时，还使得母线电压不超过额定母线电压，保证了光伏空调系统的稳定性。

其中，需要说明的是，额定母线电压通常为380V。

当检测到启用功率因数校正器时，此时，电网输出的第一电压经过功率因数校正器进行功率因数校正。母线电压则主要由功率因数校正器输出的第二电压控制。因此，可根据功率因数校正器输出的第二电压来控制母线电压，维持光伏空调系统的稳定性。当通过功率因数校正器来控制母线电压仍不能抑制母线电压的升高时，则关闭功率因数校正器，按照未启用功率因数校正器的情况进行母线电压的控制，同样维持了光伏空调系统的稳定性，保证了光伏空调系统的安全运行，从而避免了不必要的电气事故。

当光伏空调系统切换为第三工作状态时，此时对光伏空调系统的母线电压的控制可通过如下步骤实现：

步骤S410”，实时调整光伏空调系统中的并网逆变器输出的电流幅值，控制母线电压。

当光伏空调系统切换为第三工作状态时，此时，空调器处于停机阶段，其运行功率接近或等于零。光伏电池的输出功率全部输入至电网，进行并网处理。光伏空调系统的母线电压则主要由后级电压外环控制，即主要由经过光伏空调系统中的并网逆变器对光伏电池输出的直流电转变后的交流电控制。因此，可通过实时调整并网逆变器输出的电流幅值来维持母线电压，进而维持光伏空调系统的稳定。

相应的，为实现上述任一种光伏空调系统控制方法，本发明还提供了一种光伏空调系统。由于本发明提供的光伏空调系统的工作原理基于上述任一种光伏空调系统控制方法的原理，因此重复之处，不再赘述。

参见图2，作为一具体实施例的光伏空调系统100，包括光伏电池110、光伏逆变器120和空调器130。光伏电池110通过光伏逆变器120分别与空调器130和电网140连接。还包括控制器150，控制器150包括第一检测模块、第一监测模块、第一控制模块和第一跟踪模块(图中均未示出)，其中：

第一检测模块，用于检测光伏电池110的输出功率。

第一监测模块，用于监测空调器130的运行功率。

第一控制模块，用于根据输出功率和运行功率，控制光伏空调系统100切换为不同的工作状态。

第一跟踪模块，用于根据不同的工作状态，对光伏电池110进行最大功率点跟踪。

其通过在光伏空调系统100中设置控制器150，根据控制器150中的第一检测模块检测到的光伏电池110的输出功率，和第一监测模块监测到的空调器130的运行功率，控制光伏空调系统100切换为不同的工作状态。并根据光伏空调系统100所处的不同的工作状态，对光伏电池110进行最大功率点跟踪，实现对光伏电池110的输出功率的有效利用，从而有效提高了光伏空调系统100的能效，解决了现有的光伏空调控制方法单一，不能有效利用光伏电池的输出功率，进而不能有效提高光伏空调的能效的问题。

参见图2，作为一种可实施方式，光伏逆变器120包括第一切换开关121和第二切换开关122，其中：

第一切换开关121的输入端与光伏电池110的输出端连接，第一切换开关121的第一输出端与空调器130的压缩机逆变器131连接，第一切换开关121的第二输出端与光伏逆变器120中的并网逆变器123的输入端连接。

第二切换开关122的输入端与并网逆变器123的输出端连接，第二切换开关122的第一输出端与空调器130中的功率因数校正器132连接，第二切换开关122的第二输出端与电网140的输入端连接。

第一控制模块分别与第一切换开关121和第二切换开关122连接。

当输出功率大于运行功率，且运行功率不为零时，第一控制模块通过控制第一切换开关121的输入端与第一切换开关121的第一输出端导通，控制光伏空调系统100切换为第一工作状态。其中，第一工作状态为：光伏电池110供电给空调器130。

当输出功率等于或小于运行功率，且运行功率不为零时，第一控制模块通过控制第一切换开关121的输入端与第一切换开关121的第一输出端导通，且第二切换开关122的第一输出端与第二切换开关122的第二输出端导通，控制光伏空调系统100切换为第二工作状态。其中，第二工作状态为：光伏电池110和电网140同时供电给空调器130。

当运行功率为零时，第一控制模块通过控制第一切换开关121的输入端与第一切换开关121的第二输出端导通，且第二切换开关122的输入端与第二切换开关122的第二输出端导通，控制光伏空调系统100切换为第三工作状态。其中，第三工作状态为：光伏电池110的输出功率输入至电网140。

其通过在光伏逆变器120中设置第一切换开关121和第二切换开关122，由控制器150根据检测到的光伏电池110的输出功率和空调器130的运行功率，控制第一切换开关121和第二切换开关122，实现控制光伏空调系统100的工作状态的切换。进而根据光伏空调系统100不同的工作状态，对光伏电池110进行最大功率点跟踪，使得光伏电池110的输出功率最大化，有效的利用了光伏电池110的输出功率，提高了光伏空调系统100的能效。

参见图2，需要说明的是，光伏逆变器120还包括DC(Direct Current，直流)-DC升压回路124、电流滤波器125和EMC(电磁兼容性)滤波电路126。

DC-DC升压回路124的输入端与光伏电池110的输出端连接，DC-DC升压回路124的输出端与第一切换开关121的输入端连接。光伏电池110将光能转换为电能后，输送给DC-DC升压回路124，DC-DC升压回路124将光伏电池110输出的直流电压进行升高至适宜并网逆变器123或空调器130运行的电压。

当光伏电池110的输出功率输入至电网140时，即光伏电池110进行并网处理时，并网逆变器123通过对DC-DC升压回路124输送过来的升高后的直流电压进行逆变(可为PWM(Pulse Width Modulation)脉冲宽度调制)，使直流电压转变为交流电压后输送至电流滤波器125中。

电流滤波器125的输入端与并网逆变器123的输出端连接，电流滤波器125的输出端与第二切换开关122的输入端连接。电流滤波器125接收到并网逆变器123输送的经PWM脉冲宽度调制后的交流电压后，对交流电压进行滤波，使得交流电压的相位与电网140的电压同相后，输送至EMC滤波电路126。

EMC滤波电路126的输入端与第二切换开关122的第二输出端连接，EMC滤波电路126的输出端与电网140的输入端连接。EMC滤波电路126接收到电流滤波器125输送的与电网140的电压同相的交流电压后，将并网逆变器123产生的干扰波、空调器130产生的辐射波及传入电网140的超标谐波滤除后，将交流电压输送至电网140，完成光伏电池110的并网。

其中，DC-DC升压回路124和第一切换开关121之间并联有第一电容C1，第一电容C1用于稳定母线电压，维持光伏空调系统100的稳定。

并且，第一切换开关121与空调器130中的压缩机逆变器131之间同样并联有第二电容C2，第二电容C2的作用同样用于稳定母线电压，维持光伏空调系统100的稳定。

当控制器150的第一控制模块根据输出功率和运行功率，控制光伏空调系统100切换为不同的工作状态后，根据光伏空调系统100不同的工作状态，对光伏电池110进行最大功率点跟踪。其中，可采用间隔扫描和变步长扰动观察方式相结合的方法进行。即每隔一段时间，对光伏电池110的输出电压进行一次扫描。扫描方式采用变步长扰动观察方式。具体的：

参见图3，当光伏空调系统100切换为第一工作状态时，此时，光伏电池110供电给空调器130，以驱动空调器130运行。其中，第一切换开关121的输入端与第一输出端导通，DC-DC升压回路124与空调器130的压缩机逆变器131之间为通路，光伏电池110输出的直流电压经DC-DC升压回路124升高后，通过第一切换开关121直接输送至空调器130的压缩机逆变器131，驱动空调器130的电机133运转，实现空调器130的运行。

在光伏空调系统100切换为第一工作状态的情况下，作为对光伏电池110进行最大功率点跟踪的一种可实施方式，第一跟踪模块包括第一选取单元和第一扫描单元。

第一选取单元，用于当光伏空调系统100切换为第一工作状态时，根据运行功率选取第一扫描间隔。

第一扫描单元，用于每隔第一扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对光伏电池110的输出电压进行扫描，观察输出功率。

第一扫描单元包括第一设定子单元，用于采用变步长扰动观察方式对光伏电池110的输出电压进行扫描时，根据运行功率设定扰动步长。

参见图4，当光伏空调系统100切换为第二工作状态时，此时，光伏电池110和电网140同时供电给空调器130，以驱动空调器130运行。其中，第一切换开关121的输入端与第一切换开关121的第一输出端导通，使得DC-DC升压回路124与压缩机逆变器131之间通路。从而使得光伏电池110输出的直流电压经DC-DC升压回路124升高后，经第一切换开关121输送至空调器130的压缩机逆变器131，驱动电机133运转，实现空调器130的运行。

同时，第二切换开关122的第一输出端与第二切换开关122的第二输出端导通，使得电网140与空调器130的功率因数校正器132之间通路。从而使得电网140输出的电压经EMC滤波126后，经第二切换开关122输送至功率因数校正器132和压缩机逆变器131，驱动电机133运转，实现空调器130的运行。

在光伏空调系统100切换为第二工作状态的情况下，作为对光伏电池110进行最大功率点跟踪的一种可实施方式，第一跟踪模块还包括第二选取单元和第二扫描单元。

第二选取单元，用于光伏空调系统100切换为第二工作状态时，根据光伏电池110的输出功率最大化的方式选取第二扫描间隔。

第二扫描单元，用于每隔第二扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对光伏电池110的输出电压进行扫描，观察输出功率。

第二扫描单元包括第二设定子单元，用于根据光伏电池110的输出功率最大化方式设定扰动步长。

参见图5，当光伏空调系统100切换为第三工作状态时，此时，第一切换开关121的输入端与第一切换开关121的第二输出端导通，使得DC-DC升压回路124与并网逆变器123之间为通路。第二切换开关122的输入端与第二切换开关122的第二输出端连接，使得电流滤波器125与EMC滤波电路126之间通路。从而使得光伏电池110输出的直流电压经DC-DC升压回路124、第一切换开关121、并网逆变器123、电流滤波器125、第二切换开关122和EMC滤波电路126后，并入电网140，完成光伏电池110的并网处理。

在光伏空调系统100切换为第二工作状态的情况下，作为对光伏电池110进行最大功率点跟踪的一种可实施方式，第一跟踪模块还包括第三选取单元和第三扫描单元。

第三选取单元，用于光伏空调系统100切换为第三工作状态时，根据光伏电池110的输出功率最大化的方式选取第三扫描间隔。

第三扫描单元，用于每隔第三扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对光伏电池110的输出电压进行扫描，观察输出功率。

第三扫描单元包括第三设定子单元，用于根据光伏电池110的输出功率最大化的方式设定扰动步长。

通过设置控制器150，由控制器150将光伏空调系统100切换为三种不同的工作状态，有效防止了能源浪费的现象。同时，根据光伏空调系统100三种不同的工作状态，对光伏电池110进行最大功率点跟踪，不仅实现了光伏电池110实时输出功率最大化的目的，还有效地利用了光伏电池110的输出功率，提高了光伏空调系统100的能效。

但是，对光伏电池110进行最大功率点跟踪的同时，光伏空调系统100的母线电压也会受到光伏电池110的输出功率的影响有所波动，从而影响光伏空调系统100的稳定性。因此，为了确保光伏空调系统100的稳定性，作为另一具体实施例的光伏空调系统100，其控制器150还包括第二控制模块，用于根据光伏空调系统100不同的工作状态，控制光伏空调系统100的母线电压。使得光伏空调系统100更加稳定，保证了光伏空调系统100的正常运行。

具体的，当光伏空调系统100切换为第一工作状态时，作为光伏空调系统100的一具体实施例，第二控制模块包括第一控制单元，用于光伏空调系统100切换为第一工作状态时，根据输出功率和运行功率控制母线电压。

当光伏空调系统100切换为第二工作状态时，作为光伏空调系统100的又一具体实施例，第二控制模块还包括第一检测单元、第二控制单元和第三控制单元。

第一检测单元，用于光伏空调系统100切换为第二工作状态时，检测是否启用空调器130中的功率因数校正器132。

第二控制单元，用于当未启用功率因数校正器132时，根据整流后的电网140输出的第一电压控制母线电压，并调整光伏电池110的输出功率直至母线电压小于等于额定母线电压。

第三控制单元，用于当启用功率因数校正器132时，根据功率因数校正器132输出的第二电压控制母线电压。

当光伏空调系统100切换为第三工作状态时，作为光伏空调系统100的再一具体实施例，第二控制模块还包括第四控制单元，用于光伏空调系统100切换为第三工作状态时，实时调整光伏空调系统100中的并网逆变器123输出的电流幅值，控制母线电压。

其通过在光伏空调系统中设置控制器，通过控制器中的第一检测模块检测光伏电池的输出功率，第一监测模块监测空调器的运行功率。由第一控制模块根据检测到的输出功率和监测到的运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态。并由第一跟踪模块根据光伏空调系统不同的工作状态，对光伏电池进行最大功率点跟踪，实现光伏电池的输出功率的有效利用，从而提高了光伏空调系统的能效。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种光伏空调系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测光伏电池的输出功率，并监测空调器的运行功率；

根据所述输出功率和所述运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态；

根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪。

2.根据权利要求1所述的光伏空调系统控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压。

3.根据权利要求2所述的光伏空调系统控制方法，其特征在于，所述根据所述输出功率和所述运行功率，控制光伏空调系统切换为不同的工作状态，包括如下步骤：

当所述输出功率大于所述运行功率，且所述运行功率不为零时，控制所述光伏空调系统切换为第一工作状态；

所述第一工作状态为：所述光伏电池供电给所述空调器；

当所述输出功率等于或小于所述运行功率，且所述运行功率不为零时，控制所述光伏空调系统切换为第二工作状态；

所述第二工作状态为：所述光伏电池和电网同时供电给所述空调器；

当所述运行功率为零时，控制所述光伏空调系统切换为第三工作状态；

所述第三工作状态为：所述光伏电池的所述输出功率输入至电网。

4.根据权利要求3所述的光伏空调系统控制方法，其特征在于，所述根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪，包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第一工作状态时，根据所述运行功率选取第一扫描间隔；

每隔所述第一扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对所述光伏电池的输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

其中，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描时的扰动步长根据所述运行功率进行设定。

5.根据权利要求4所述的光伏空调系统控制方法，其特征在于，所述根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪，还包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第二工作状态时，根据所述光伏电池的输出功率最大化的方式选取第二扫描间隔；

每隔所述第二扫描间隔，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

其中，所述扰动步长根据所述光伏电池的所述输出功率最大化方式设定。

6.根据权利要求5所述的光伏空调系统控制方法，其特征在于，所述根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪，还包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第三工作状态时，根据所述光伏电池的所述输出功率最大化的方式选取第三扫描间隔；

每隔所述第三扫描间隔，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

其中，所述扰动步长根据所述光伏电池的所述输出功率最大化的方式设定。

7.根据权利要求3所述的光伏空调系统控制方法，其特征在于，所述根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压，包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第一工作状态时，根据所述输出功率和所述运行功率控制所述母线电压。

8.根据权利要求7所述的光伏空调系统控制方法，其特征在于，所述根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压，还包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第二工作状态时，检测是否启用所述空调器中的功率因数校正器；

当未启用所述功率因数校正器时，根据所述电网输出的第一电压控制所述母线电压，并调整所述光伏电池的所述输出功率直至所述母线电压小于等于额定母线电压；

当启用所述功率因数校正器时，根据所述功率因数校正器输出的第二电压控制所述母线电压。

9.根据权利要求8所述的光伏空调系统控制方法，其特征在于，所述根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压，还包括如下步骤：

所述光伏空调系统切换为所述第三工作状态时，实时调整所述光伏空调系统中的并网逆变器输出的电流幅值，控制所述母线电压。

10.一种光伏空调系统，包括光伏电池、光伏逆变器和空调器，所述光伏电池通过所述光伏逆变器分别与所述空调器和电网连接，其特征在于，还包括控制器，所述控制器包括第一检测模块、第一监测模块、第一控制模块和第一跟踪模块，其中：

所述第一检测模块，用于检测所述光伏电池的输出功率；

所述第一监测模块，用于监测所述空调器的运行功率；

所述第一控制模块，用于根据所述输出功率和所述运行功率，控制所述光伏空调系统切换为不同的工作状态；

所述第一跟踪模块，用于根据所述不同的工作状态，对所述光伏电池进行最大功率点跟踪。

11.根据权利要求10所述的光伏空调系统，其特征在于，所述控制器还包括第二控制模块，用于根据所述不同的工作状态，控制所述光伏空调系统的母线电压。

12.根据权利要求11所述的光伏空调系统，其特征在于，所述光伏逆变器包括第一切换开关和第二切换开关，其中：

所述第一切换开关的输入端与所述光伏电池的输出端连接，所述第一切换开关的第一输出端与所述空调器的压缩机逆变器连接，所述第一切换开关的第二输出端与所述光伏逆变器中的并网逆变器的输入端连接；

所述第二切换开关的输入端与所述并网逆变器的输出端连接，所述第二切换开关的第一输出端与所述空调器中的功率因数校正器连接，所述第二切换开关的第二输出端与所述电网的输入端连接；

所述第一控制模块分别与所述第一切换开关和所述第二切换开关连接；

当所述输出功率大于所述运行功率，且所述运行功率不为零时，所述第一控制模块通过控制所述第一切换开关的输入端与所述第一切换开关的第一输出端导通，控制所述光伏空调系统切换为第一工作状态；

所述第一工作状态为：所述光伏电池供电给所述空调器；

当所述输出功率等于或小于所述运行功率，且所述运行功率不为零时，所述第一控制模块通过控制所述第一切换开关的输入端与所述第一切换开关的第一输出端导通，且所述第二切换开关的第一输出端与所述第二切换开关的第二输出端导通，控制所述光伏空调系统切换为第二工作状态；

所述第二工作状态为：所述光伏电池和所述电网同时供电给所述空调器；

当所述运行功率为零时，所述第一控制模块通过控制所述第一切换开关的输入端与所述第一切换开关的第二输出端导通，且所述第二切换开关的输入端与所述第二切换开关的第二输出端导通，控制所述光伏空调系统切换为第三工作状态；

所述第三工作状态为：所述光伏电池的所述输出功率输入至所述电网。

13.根据权利要求12所述的光伏空调系统，其特征在于，所述第一跟踪模块包括第一选取单元和第一扫描单元；

所述第一选取单元，用于当所述光伏空调系统切换为所述第一工作状态时，根据所述运行功率选取第一扫描间隔；

所述第一扫描单元，用于每隔所述第一扫描间隔，采用变步长扰动观察方式对所述光伏电池的输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

所述第一扫描单元包括第一设定子单元，用于采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描时，根据所述运行功率设定扰动步长。

14.根据权利要求13所述的光伏空调系统，其特征在于，所述第一跟踪模块还包括第二选取单元和第二扫描单元；

所述第二选取单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第二工作状态时，根据所述光伏电池的输出功率最大化的方式选取第二扫描间隔；

所述第二扫描单元，用于每隔所述第二扫描间隔，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

所述第二扫描单元包括第二设定子单元，用于根据所述光伏电池的所述输出功率最大化方式设定所述扰动步长。

15.根据权利要求14所述的光伏空调系统，其特征在于，所述第一跟踪模块还包括第三选取单元和第三扫描单元；

所述第三选取单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第三工作状态时，根据所述光伏电池的所述输出功率最大化的方式选取第三扫描间隔；

所述第三扫描单元，用于每隔所述第三扫描间隔，采用所述变步长扰动观察方式对所述光伏电池的所述输出电压进行扫描，观察所述输出功率；

所述第三扫描单元包括第三设定子单元，用于根据所述光伏电池的所述输出功率最大化的方式设定所述扰动步长。

16.根据权利要求12所述的光伏空调系统，其特征在于，所述第二控制模块包括第一控制单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第一工作状态时，根据所述输出功率和所述运行功率控制所述母线电压。

17.根据权利要求16所述的光伏空调系统，其特征在于，所述第二控制模块还包括第一检测单元、第二控制单元和第三控制单元；

所述第一检测单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第二工作状态时，检测是否启用所述空调器中的所述功率因数校正器；

所述第二控制单元，用于当未启用所述功率因数校正器时，根据整流后的所述电网输出的第一电压控制所述母线电压，并调整所述光伏电池的所述输出功率直至所述母线电压小于等于额定母线电压；

所述第三控制单元，用于当启用所述功率因数校正器时，根据所述功率因数校正器输出的第二电压控制所述母线电压。

18.根据权利要求17所述的光伏空调系统，其特征在于，所述第二控制模块还包括第四控制单元，用于所述光伏空调系统切换为所述第三工作状态时，实时调整所述光伏空调系统中的所述并网逆变器输出的电流幅值，控制所述母线电压。