具体实施方式
参见图17,本发明光伏控制器校准系统由计算机1、校准电源2、辅助电源3、电子负载4、标准电源5、通信器6、功率器7、开关控制器8、四个继电器91、92、93、94,二极管10和冷却风扇11组成。计算机1与通信器6相连接,通信器6还分别连接校准电源2、电子负载4、功率器7和开关控制器8,校准电源2还连接与其对应的继电器91、92,功率表7还连接标准光源5,开关控制器8分别与四个继电器91、92、93、94相连接,二极管10分别与其对应的继电器93和辅助电源3相连接,冷却风扇11通过与其对应连接的继电器94连接到开关控制器8。
计算机1部署有能够实现本发明校准方法的一套程序,以及数据库管理系统,该数据库管理系统用于存储校准过程中所产生的校准数据。校准电源2选用可编程直流电源,用来模拟蓄电池和太阳能电池板,用于蓄电池电压、光伏电压、光伏充电电流和负载电流校准。辅助电源3选用直流电源,用来模拟蓄电池,用于光伏电压和光伏充电电流校准。电子负载4是一种多功能的负载模拟设备,用来模拟蓄电池,用于光伏充电电流校准。标准光源5选用LED灯或水泥电阻,用于负载电流校准。
通信器6是实现计算机1与校准电源2、电子负载4、功率表7、开关控制器8以及与光伏控制器之间进行通信的设备,以实现校准的自动化,其硬件通信协议采用串口通信,例如RS485或RS232,还可以选用其他的通信协议如USB、TCP等。功率表7选用直流功率表,提供电压、电流和功率的自动测量,将其自动测量的电压、电流和功率发送给计算机1,用于负载电流校准。
开关控制器8是一种IO设备,接受计算机1的控制命令,用于控制多个继电器9的闭合与断开,实现校准自动化。继电器9是直流继电器,共设有四个继电器91、92、93、94,分别与其相对应的元器件连接,通过开关控制器8实现继电器9各触点的自动闭合与断开,实现校准电源2、辅助电源3、冷却风扇11的接入与断开,以实现校准自动化,确保校准的正常完成。
二极管10的作用是提供对辅助电源3的防反保护,防止因辅助电源3的电压低于外部电压而对辅助电源3造成损坏。冷却风扇11用于在光伏充电电流校准和负载电流校准时,对光伏控制器提供冷却,以防止因电流较大的原因,造成PCBA板和元器件由于温度上升而出现温升效应致使其测量值不断变大,对其电流校准过程造成严重干扰,从而增加操作步骤并影响其测量精度,本发明通过计算机1经通信器6对开关控制器8的控制,实现了冷却风扇11可适时地与继电器94常开触点的接入与断开,可确保为校准光伏充电电流和负载电流提供恒温环境,从而使本校准系统的校准精度高、效率也高。
冷却风扇11用于在进行光伏充电电流校准和负载电流校准过程中,对光伏控制器提供冷却,
本发明光伏控制器校准系统设有与待校准的光伏控制器PCBA板连接的对应端口,当准备校准时,光伏控制器PCBA板的光伏端口接入到继电器92的常开触点;继电器91、继电器92、继电器93的常开触点和电子负载4并接到光伏控制器PCBA板的蓄电池端口;光伏控制器PCBA板的负载端口接入到包含功率表7和标准光源5的负载测量回路;光伏控制器PCBA板的RS485端口接入到通信器6。
图1示出根据本发明实施例的光伏控制器校准方法的流程,校准程序启动后,首先进行校准系统自检步骤,表明被检查的各设备工作均正常后,进行装载待校准光伏控制器,然后依次进入校准蓄电池电压、光伏电压。光伏充电电流、负载电流步骤,接着卸载校准后的光伏控制器,至此,校准结束。
图1中的装载待校准光伏控制器步骤,是指将待校准的光伏控制器PCBA板连接至本校准系统的过程。一般有两种方法,第一种是先后将待校准的光伏控制器PCBA板的光伏端口、蓄电池端口、负载端口和RS485端口的线缆连接至本发明校准系统的对应端口,这种方法效率不高。第二种是将待校准的光伏控制器PCBA板装至校准系统的治具,这种方法效率高,适合自动化生产,本实施例采用后者。
图2示出校准系统自检的流程,包括以下步骤:
a)检查校准电源2:由计算机1向校准电源2发送启动远程控制命令,然后发送读电压命令和读电流命令,如果两个读命令都能够接收到返回的数据,表示校准电源2工作正常,检查通过,继续进行其他的检查,否则不再进行。
b)检查电子负载4:由计算机1向电子负载4发送设置远程操作命令,然后发送设置定电流负载模式命令、再发送读负载模式命令、然后再发送设置定电流值命令,再发送读定电流值命令,每次发送都应该有数据返回。如无数据返回或返回数据存在问题,则表示检查没有通过,不再进行后续的检查。如果设置的负载模式和读取的负载模式不相同,则表示检查没有通过,也不再进行后续的检查。如果设置的定电流值与读取的定电流值不相同,也表示检查没有通过。如果出现上面所提到的任一检查没有通过,则表示检查电子负载4没有通过,不再进行其他的检查,视为校准系统自检没有通过。
c)检查功率表7:由计算机1向功率表7发送读命令,如果能够接收到返回的数据且数据无误,表示功率表7工作正常,检查通过,则继续进行其他的检查。如果不能接收到返回的数据,或返回数据有误,则表示功率表7工作不正常,检查没有通过,不再进行其他的检查,视为校准系统自检没有通过。
d)检查开关控制器8:由计算机1依次向开关控制器8的四路继电器91、92、93、94输出发送设置命令,如果能够接收到返回的与发送指令完全相同的数据,检查通过,如果不能接收到返回的数据或数据与发送指令不相同,则表示开关控制器8工作不正常,检查没有通过,不再进行其他的检查,视为校准系统自检没有通过。
如果上述步骤检查均获通过,表示校准系统自检通过,可进行光伏控制器的校准。如有任一项检查不通过,表示校准系统自检不通过,不能允许进行光伏控制器的校准。
图3示出校准方法中校准蓄电池电压的流程,开始后,首先进行校准准备步骤并被确认成功后,才能进行后续的检查光伏控制器步骤,再依次进入读蓄电池电压参数、采集第一校准点和第二校准点蓄电池电压控制器读数、计算新蓄电池电压参数和检查新蓄电池电压参数步骤,而后进行写入新蓄电池电压参数步骤,校准蓄电池电压的流程结束。
校准准备步骤:包括调整继电器91、92、93、94、校准电源2、电子负载4工作状态,以适合蓄电池电压校准的要求。由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向电子负载4发命令断开电子负载4;再向开关控制器8发命令关断继电器92、93、94,闭合继电器91;再依次向校准电源2发命令设置电压、电流,启动校准电源2输出。若以上动作都正确执行,则校准准备成功,继续执行后续工作。否则校准准备失败,停止执行后续动作。
检查光伏控制器步骤:主要检查蓄电池电压控制器读数是否为0。由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令读取蓄电池电压,若能够读取到数据且读取的蓄电池电压不为0,则光伏控制器工作正常,可以继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。
读蓄电池电压参数步骤:由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令读取蓄电池电压参数,如果能够读取到数据,则命令执行成功,可以继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。
采集第一校准点蓄电池电压控制器读数步骤:由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向校准电源2发命令设置其电压为第一校准点电压(例如30V);然后向待校准的光伏控制器发命令读取其蓄电池电压,连续读多次,若连续N次(例如N=15),读取的蓄电池电压值相同,则停止读取,读取蓄电池电压成功,可以继续执行后续工作。如果在连续读取的过程中,读取到的蓄电池电压发生变化,则一直读取下去,直到最后连续读取N次的蓄电池电压值相同为止,并认为读取成功,继续执行后续工作。若一直无法满足最后连续读取N次的蓄电池电压值相同的条件,则连续读取次数达到M次(M>N,例如M=50)时也停止读取,并取最后P次(例如P=10)读取的蓄电池电压的平均值为读取的蓄电池电压值,则读取蓄电池电压也成功,可继续执行后续动作。若没有接收到返回结果,读取不到蓄电池电压值,则表示读取蓄电池电压失败,停止执行后续动作。
采集第二校准点蓄电池电压控制器读数步骤:由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向校准电源2发命令设置其电压为第二校准点电压(例如10V),然后向待校准的光伏控制器发命令读取其蓄电池电压,连续读多次,若连续N次(例如N=15),读取的蓄电池电压值相同,则停止读取,读取蓄电池电压成功,可继续执行后续工作。若在连续读取的过程中,读取到的蓄电池电压值发生变化,则一直读取下去,直到最后连续读取N次的蓄电池电压值相同为止,并认为读取成功,继续执行后续工作。如果一直无法满足最后连续读取N次的蓄电池电压值相同的条件,则连续读取次数达到M次(M>N,例如M=50)时也停止读取,并取最后P次(例如P=10)读取的蓄电池电压的平均值为读取的蓄电池电压值,则读取蓄电池电压也成功,可继续执行后续动作。若没有接收到返回结果,读取不到蓄电池电压值,则表示读取蓄电池电压失败,停止执行后续动作。
计算新蓄电池电压参数步骤:参见图4,计算新蓄电池电压参数旨在计算出蓄电池电压系数新值Knew和零点新值Znew,全部计算过程由计算机1执行,首先计算第一校准点和第二校准点的蓄电池电压误差:若误差在规定的范围内,则蓄电池电压控制器读数精度符合要求,勿需对蓄电池电压参数进行调整;当误差超出规定的范围时,则需要对蓄电池电压参数进行调整,即校准,先用规定的校准算法计算出新的系数和零点。校准算法是以第一校准点电压和第二校准点电压两者之间为大者,作为关键校准点,先分析关键校准点的误差分布情况,当关键校准点的误差为正误差时,表示读取的蓄电池电压比实际电压值大。当关键校准点的正误差大于校正点t(例如t=0.2)时,需先对读取的蓄电池电压值进行校正,校正量为+m。计算新蓄电池电压参数的校准算法包括以下步骤:
a)先令Znew=Zold值,若(Ukmea-Uktarg)值大于t,则令Ukmea加上m校正量,然后计算出“(Uktarg/Ukmea)*Kold-Kold”算式[1]值,若其绝对值小于等于Ek值,则执行步骤b),否则,执行步骤c);
b)计算出“10*Uktarg*Kold/(10*Ukmea+Zold)”算式[2]值,并令Knew值等于算式[2]的值,然后执行步骤d);
c)令Knew=Kold值,然后执行步骤d);
d)计算出“(10*Umea+Zold)*Knew/Kold-10*Utarg”算式[3]值,若其值不小于0且不大于EZ1值,则执行步骤e),否则,执行步骤f);
e)先令Znew值等于步骤d)中计算的算式[3]的值,再计算“10*Uktarg*Knew/(10*Uktarg-Znew)”算式[4]值,并令Knew值等于算式[4]的值,然后执行步骤g);
f)计算“Kold*(Uktarg-Utarg)/(Ukmea-Umea)”算式[5]值,并令Knew值等于算式[5]的值,然后执行步骤i);
g)重新计算出“(10*Umea+Zold)*Knew/Kold-10*Utarg”算式[3]值,若其值大于EZ2值,则执行步骤h),否则,执行步骤i);
h)计算出“(Uktarg-Utarg)*Kold/(Ukmea-Umea)”算式[5]值,并令Knew值等于算式[5]的值,再重新计算出“(10*Umea+Zold)*Knew/Kold-10*Utarg”算式[3]值,并令Znew值等于算式[3]的值,然后执行步骤i);
i)已获得Knew新值和Znew新值,算法结束;
式中:
Kold—蓄电池电压系数旧值,已由读取蓄电池电压参数步骤获得;
Zold—蓄电池电压零点旧值,已由读取蓄电池电压参数步骤获得;
Uktarg—关键校准点的蓄电池电压目标值,等于第一校准点电压和第二校准点电压之间的较大的值,在校准过程中不会发生变化;
Ukmea—关键校准点的蓄电池电压测量值,等于采集的第一校准点或第二校准点蓄电池电压控制器读数,其取值与其目标值相对应,在校准过程中不会发生变化;
Utarg—非关键校准点的蓄电池电压目标值,等于第一校准点电压和第二校准点电压之间的较小的值,在校准过程中不会发生变化;
Umea—非关键校准点的蓄电池电压测量值,等于采集的第一校准点或第二校准点蓄电池电压控制器读数,其取值与其目标值相对应,在校准过程中不会发生变化;
Ek—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
EZ1—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
EZ2—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
Knew—蓄电池电压系数新值,由计算获得;
Znew—蓄电池电压零点新值,由计算获得;
t—一个大于0的常量,关键校准点的蓄电池电压测量值的校正阈值;
m—一个大于0的常量,关键校准点的蓄电池电压测量值的校正量。
检查新蓄电池电压参数步骤:检查新蓄电池电压参数旨在检查对蓄电池电压的校准是否成功,由计算机1的软件来自动仿真检查。参见图5,方法是:当校准后的蓄电池电压系数新值Knew和零点新值Znew确定后,首先计算关键校准点的蓄电池电压仿真值与目标值的偏差;然后计算非关键校准点的蓄电池电压仿真值与目标值的偏差;如果两个校准点的仿真偏差均在规定范围内,即:
-Euk≤((10*Ukmea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/10-Uktarg≤Euk
-Eu≤((10*Umea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/10-Utarg≤Eu
则校准后的精度满足要求,检查通过,否则不通过;
式中:
((10*Ukmea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/10—关键校准点的蓄电池电压仿真值;
Uktarg—关键校准点的蓄电池电压目标值;
((10*Umea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/10—非关键校准点的蓄电池电压仿真值;
Utarg—非关键校准点的蓄电池电压目标值;
Euk—关键校准点允许的最大绝对误差,是大于0的常量;
Eu—非关键校准点允许的最大绝对误差,是大于0的常量。
写入新蓄电池电压参数步骤:由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令写入新蓄电池电压参数,如果能够返回相同的数据,则命令执行成功,可以继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。然后由计算机1向数据库管理系统存储蓄电池电压校准的数据,包括校准前蓄电池电压系数、校准前蓄电池电压零点、关键校准点蓄电池电压控制器读数、非校准点蓄电池电压控制器读数、校准后蓄电池电压系数、校准后蓄电池电压零点、蓄电池电压校准完成时间等字段,如果存储蓄电池电压校准数据成功,则可以继续执行后续工作,否则停止执行后续工作。
至此,校准蓄电池电压的流程结束。
图6示出校准方法中校准光伏电压的流程,开始后,首先进行校准准备步骤,确认校准准备成功后,才能进行后续的检查光伏控制器步骤,然后依次进入读光伏电压参数、采集第一校准点和第二校准点光伏电压控制器读数、计算新光伏电压参数和检查新光伏电压参数步骤,而后进行写入新光伏电压参数步骤,校准光伏电压的流程结束。
校准准备步骤:包括调整继电器91、92、93、94、校准电源2、电子负载4工作状态,以适合光伏电压校准的要求。由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向电子负载4发命令断开电子负载4;再向开关控制器8发命令关断继电器91、94,闭合继电器92、93;然后依次向校准电源2发命令设置电压、电流,启动校准电源2输出。若以上所有动作都正确执行,校准准备成功,继续执行后续工作。否则校准准备失败,停止执行后续动作。
检查光伏控制器步骤:主要检查光伏电压控制器读数是否为0。由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令读取光伏电压,如果能够读取到数据且读取的光伏电压不为0,则光伏控制器工作正常,可以继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。
读光伏电压参数步骤:由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令读取光伏电压参数,若能读取到数据,命令执行成功,继续执行后续工作。否则停止执行。
采集第一校准点光伏电压控制器读数步骤:由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向校准电源2发命令设置其电压为第一校准点电压(例如30V);再向待校准的光伏控制器发命令读取其光伏电压,连续读多次,若连续N次(例如N=20),读取的光伏电压值相同,则停止读取,读取光伏电压成功,继续执行后续工作。若在连续读取过程中,读取到的光伏电压值发生变化,则一直读取下去,直到最后连续读取N次的光伏电压值相同为止,并认为读取成功,继续执行后续工作。如果一直无法满足最后连续读取N次的光伏电压值相同的条件,则连续读取次数达到M次(M>N,例如M=50)时也停止读取,并取最后P次(例如P=10)读取的光伏电压平均值为读取的光伏电压值,读取光伏电压也成功,继续执行后续动作。如果没有接收到返回结果,读取不到光伏电压值,则表示读取光伏电压失败,停止执行后续动作。
采集第二校准点光伏电压控制器读数步骤:由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向校准电源2发命令设置其电压为第二校准点电压(例如5V),再向待校准的光伏控制器发命令读取其光伏电压,连续读多次,若连续N次(例如N=20),读取的光伏电压值相同,则停止读取,读取光伏电压成功,继续执行后续工作。若在连续读取过程中,读取到的光伏电压值发生变化,则一直读取下去,直到最后连续读取N次的光伏电压值相同为止,并认为读取成功,继续执行后续工作。如果一直无法满足最后连续读取N次的光伏电压值相同的条件,则连续读取次数达到M次(M>N,例如M=50)时也停止读取,并取最后P次(例如P=10)读取的光伏电压的平均值为读取的光伏电压值,读取光伏电压也成功,继续执行后续动作。如果没有接收到返回结果,读取不到光伏电压值,则表示读取光伏电压失败,停止执行后续动作。
计算新光伏电压参数步骤:参见图7,计算新光伏电压参数旨在计算出光伏电压系数新值Knew和零点新值Znew,全部计算过程由计算机1执行,首先计算第一校准点和第二校准点的光伏电压误差:如果误差在规定的范围内,则光伏电压控制器读数精度符合要求,不需要对光伏电压参数进行调整;当误差超出规定的范围时,则需要对光伏电压参数进行调整,即校准,先用规定的校准算法计算出新的系数和零点。校准算法是以第一校准点电压和第二校准点电压两者之间为大者,作为关键校准点,先分析关键校准点的误差分布情况,当关键校准点的误差为正误差时,表示读取的光伏电压比实际电压值大。当关键校准点的正误差大于校正点t(例如t=0.3)时,需要先对读取的光电压值进行校正,校正量为+m。计算新光伏电压参数的校准算法包括以下步骤:
a)先令Znew=Zold值,若(Ukmea-Uktarg)值大于t,则令Ukmea加上m校正量,然后计算出“(Uktarg/Ukmea)*Kold-Kold”算式[1]值,若其绝对值小于等于Ek值,则执行步骤b),否则,则执行步骤c);
b)计算出“10*Uktarg*Kold/(10*Ukmea+Zold)”算式[2]值,并令Knew值等于算式[2]的值,然后执行步骤d);
c)令Knew=Kold值,然后执行步骤d);
d)计算出“(10*Umea+Zold)*Knew/Kold-10*Utarg”算式[3]值,若其值不小于0且不大于EZ1值,则执行步骤e),否则,执行步骤f);
e)先令Znew值等于步骤d)中计算的算式[3]的值,再计算“10*Uktarg*Knew/(10*Uktarg-Znew)”算式[4]值,并令Knew值等于算式[4]的值,然后执行步骤g);
f)计算“Kold*(Uktarg-Utarg)/(Ukmea-Umea)”算式[5]值,并令Knew值等于算式[5]的值,然后执行步骤i);
g)重新计算出“(10*Umea+Zold)*Knew/Kold-10*Utarg”算式[3]值,若其值大于EZ2值,则执行步骤h),否则,执行步骤i);
h)计算出“Kold*(Uktarg-Utarg)/(Ukmea-Umea)”算式[5]值,并令Knew值等于算式[5]的值,再重新计算出“(10*Umea+Zold)*Knew/Kold-10*Utarg”算式[3]值,并令Znew值等于算式[3]的值,然后执行步骤i);
i)已获得Knew新值和Znew新值,算法结束;
式中:
Kold—光伏电压系数旧值,已由读取光伏电压参数步骤获得;
Zold—光伏电压零点旧值,已由读取光伏电压参数步骤获得;
Uktarg—关键校准点的光伏电压目标值,等于第一校准点电压和第二校准点电压之间的较大的值,在校准过程中不会发生变化;
Ukmea—关键校准点的光伏电压测量值,等于采集的第一校准点或第二校准点光伏电压控制器读数,其取值与其目标值相对应,在校准过程中不会发生变化;
Utarg—非关键校准点的光伏电压目标值,等于第一校准点电压和第二校准点电压之间的较小的值,在校准过程中不会发生变化;
Umea—非关键校准点的光伏电压测量值,等于采集的第一校准点或第二校准点光伏电压控制器读数,其取值与其目标值相对应,在校准过程中不会发生变化;
Ek—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
EZ1—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
EZ2—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
Knew—光伏电压系数新值,由计算获得;
Znew—光伏电压零点新值,由计算获得;
t—一个大于0的常量,关键校准点的光伏电压测量值的校正阈值;
m—一个大于0的常量,关键校准点的光伏电压测量值的校正量。
检查新光伏电压参数步骤:检查新光伏电压参数旨在检查对光伏电压的校准是否成功,由计算机1的软件来自动仿真检查。参见图8,方法是:当校准后的光伏电压系数新值Knew和零点新值Znew确定后,首先计算关键校准点的光伏电压仿真值与目标值的偏差;然后计算非关键校准点的光伏电压仿真值与目标值的偏差;如果两个校准点的仿真偏差均在规定范围内,即:
-Euk≤((10*Ukmea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/10-Uktarg≤Euk
-Eu≤((10*Umea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/10-Utarg≤Eu
则校准后的精度满足要求,检查通过,否则不通过;
式中:
((10*Ukmea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/10—关键校准点的光伏电压仿真值;
Uktarg—关键校准点的光伏电压目标值;
((10*Umea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/10—非关键校准点的光伏电压仿真值;
Utarg—非关键校准点的光伏电压目标值;
Euk—关键校准点允许的最大绝对误差,是大于0的常量;
Eu—非关键校准点允许的最大绝对误差,是大于0的常量。
写入新光伏电压参数步骤:由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令写入新光伏电压参数,若能返回相同的数据,命令执行成功,继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。再由计算机1向数据库管理系统存储光伏电压校准的数据,包括校准前光伏电压系数、校准前光伏电压零点、关键校准点光伏电压控制器读数、非校准点光伏电压控制器读数、校准后光伏电压系数、校准后光伏电压零点、光伏电压校准完成时间等字段,若存储光伏电压校准数据成功,可继续执行后续工作,否则停止执行后续工作。
至此,校准光伏电压的流程结束。
图9示出校准方法中校准光伏充电电流的流程,开始后,首先进行校准准备步骤,确认校准准备成功后,才能进行后续的检查光伏控制器步骤,然后依次进入读光伏充电电流参数、采集第一校准点和第二校准点光伏充电电流控制器读数、计算新光伏充电电流参数和检查新光伏充电电流参数步骤,而后进行写入新光伏充电电流参数步骤,校准光伏充电电流的流程结束。
校准准备步骤:包括调整继电器91、92、93、94、校准电源2、电子负载4工作状态,以适合光伏充电电流校准的要求。由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向电子负载4发命令断开电子负载4;然后向开关控制器8发命令关断继电器91,闭合继电器92、93、94,使冷却风扇11启动,为校准光伏充电电流提供恒温环境;然后依次向电子负载4发命令设置为定电流模式、设置定电流值,启动电子负载4工作;然后依次向校准电源2发命令设置电压、电流,启动校准电源2输出。如果以上所有动作都正确执行,则校准准备成功,继续执行后续工作。否则校准准备失败,停止执行后续动作。
检查光伏控制器步骤:主要检查光伏控制器是否进入恒压充电模式以及光伏充电电流控制器读数是否为0。由计算机1执行一系列动作,检查光伏控制器算法流程,如图10所示,开始后,首先经通信器6向校准电源2发命令读取实际电流值Imea和向电子负载4发命令读取实际电压值Umea,当两者的读取值均大于恒压充电所应该达到的最低值时,即Imea≥Im和Umea≥Um,表明光伏控制器已经处于恒压充电模式;然后向开关控制器8发命令关断继电器93,使辅助电源3退出工作;然后向待校准的光伏控制器发命令读取光伏充电电流,如果能够读取到数据且读取的光伏充电电流不为0,则光伏控制器工作正常,可以继续执行后续工作,否则停止执行后续动作;
式中:
Im—光伏控制器恒压充电完成后的校准电源2的实际电流最小值(单位:A);
Um—光伏控制器恒压充电完成后的电子负载4的实际电压最小值(单位:V);
Imea—校准电源2的实际电流值(单位:A);Umea—电子负载4的实际电压值(单位:V)。
读光伏充电电流参数步骤:由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令读取光伏充电电流参数,如果能够读取到数据,则命令执行成功,可以继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。
采集第一校准点光伏充电电流控制器读数步骤:由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向电子负载4发命令设置其定电流值为第一校准点电流(例如0.5A);再向待校准的光伏控制器发命令读取其光伏充电电流,连续读多次,若连续N次(例如N=15),读取的光伏充电电流值相同,则停止读取,读取成功,继续执行后续工作。若在连续读取的过程中,读取到的光伏充电电流发生变化,则一直读取下去,直到最后连续读取N次的光伏充电电流值相同为止,并认为读取成功,继续执行后续工作。若一直无法满足最后连续读取N次的光伏充电电流值相同的条件,则连续读取次数达到M次(M>N,例如M=50)时也停止读取,并取最后P次(例如P=10)读取的光伏充电电流平均值为读取的光伏充电电流值,读取光伏充电电流也成功,可继续执行后续动作。若未接收到返回结果,读不到光伏充电电流值,则表示读取光伏充电电流失败,停止执行后续动作。
采集第二校准点光伏充电电流控制器读数步骤:由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向电子负载4发命令设置其定电流值为第二校准点电流(例如6A);再向待校准的光伏控制器发命令读取其光伏充电电流,连续读多次,若连续N次(例如N=15),读取的光伏充电电流值相同,则停止读取,读取成功,继续执行后续工作。若在连续读取过程中,读取到的光伏充电电流发生变化,则一直读取下去,直到最后连续读取N次的光伏充电电流值相同为止,并认为读取成功,继续执行后续工作。若一直无法满足最后连续读取N次的光伏充电电流值相同的条件,则连续读取次数达到M次(M>N,例如M=50)时也停止读取,并取最后P次(例如P=10)读取的光伏充电电流平均值为读取的光伏充电电流值,读取光伏充电电流也成功,可继续执行后续动作。若未接收到返回结果,读不到光伏充电电流值,则表示读取光伏充电电流失败,停止执行后续动作。
计算新光伏充电电流参数步骤:参见图11,计算新光伏充电电流参数旨在计算出光伏充电电流系数新值Knew和零点新值Znew,全部计算过程由计算机1执行,首先计算第一校准点和第二校准点的光伏充电电流误差:如果误差在规定的范围内,则光伏充电电流控制器读数精度符合要求,不需要对光伏充电电流参数进行调整;当误差超出规定的范围时,则需要对光伏充电电流参数进行调整,即校准,先用规定的校准算法计算出新的系数和零点。校准算法是以第一校准点电流和第二校准点电流两者之间为大者,作为关键校准点,先分析关键校准点的误差分布情况,当关键校准点的误差为正误差时,表示读取的光伏充电电流比实际充电电流值大。当关键校准点的正误差大于校正点t(例如t=0.09)时,需要先对读取的光伏充电电流值进行校正,校正量为+m(例如m=0.03)。计算新光伏充电电流参数的校准算法包括以下步骤:
a)先令Znew=Zold值,若(Ikmea-Iktarg)值大于t,则令Ikmea加上m校正量,然后计算出“(Iktarg/Ikmea)*Kold-Kold”算式[1]值,若其绝对值小于等于Ek值,则执行步骤b),否则,则执行步骤c);
b)计算出“100*Iktarg*Kold/(100*Ikmea+Zold)”算式[2]值,并令Knew值等于算式[2]的值,然后执行步骤d);
c)令Knew=Kold值,然后执行步骤d);
d)计算出“(100*Imea+Zold)*Knew/Kold-100*Itarg”算式[3]值,若其值不小于0且不大于EZ1值,则执行步骤e),否则,执行步骤f);
e)先令Znew值等于步骤d)中计算的算式[3]的值,再计算“100*Iktarg*Knew/(100*Iktarg-Znew)”算式[4]值,并令Knew值等于算式[4]的值,然后执行步骤g);
f)计算“Kold*(Iktarg-Itarg)/(Ikmea-Imea)”算式5值,并令Knew值等于算式[5]的值,然后执行步骤i);
g)重新计算出“(100*Imea+Zold)*Knew/Kold-100*Itarg”算式[3]值,若其值大于EZ2值,则执行步骤h),否则,执行步骤i);
h)计算出“(Iktarg-Itarg)*Kold/(Ikmea-Imea)”算式[5]值,并令Knew值等于算式[5]的值,再重新计算出“(100*Imea+Zold)*Knew/Kold-100*Itarg”算式[3]值,并令Znew值等于算式[3]的值,然后执行步骤i);
i)已获得Knew新值和Znew新值,算法结束;
式中:
Kold—光伏充电电流系数旧值,已由读取光伏充电电流参数步骤获得;
Zold—光伏充电电流零点旧值,已由读取光伏充电电流参数步骤获得;
Iktarg—关键校准点的光伏充电电流目标值,等于第一校准点电流和第二校准点电流之间的较大的值,在校准过程中不会发生变化;
Ikmea—关键校准点的光伏充电电流测量值,等于采集的第一校准点或第二校准点光伏充电电流控制器读数,其取值与其目标值相对应,在校准过程中不会发生变化;
Itarg—非关键校准点的光伏充电电流目标值,等于第一校准点电流和第二校准点电流之间的较小的值,在校准过程中不会发生变化;
Imea—非关键校准点的光伏充电电流测量值,等于采集的第一校准点或第二校准点光伏充电电流控制器读数,其取值与其目标值相对应,在校准过程中不会发生变化;
Ek—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
EZ1—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
EZ2—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
Knew—光伏充电电流系数新值,由计算获得;
Znew—光伏充电电流零点新值,由计算获得;
t—一个大于0的常量,关键校准点的光伏充电电流测量值的校正阈值;
m—一个大于0的常量,关键校准点的光伏充电电流测量值的校正量。
检查新光伏充电电流参数步骤:检查新光伏充电电流参数旨在检查对光伏充电电流的校准是否成功,由计算机1的软件来自动仿真检查。参见图12,方法是:当校准后的光伏充电电流系数新值Knew和零点新值Znew确定后,首先计算关键校准点的光伏充电电流仿真值与目标值的偏差;然后计算非关键校准点的光伏充电电流仿真值与目标值的偏差;如果两个校准点的仿真偏差均在规定范围内,即
-Eik≤(((100*Ikmea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/100-Iktarg)/Iktarg≤Eik
-Ei≤((100*Imea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/100-Itarg≤Ei
则校准后的精度满足要求,检查通过,否则不通过;
式中:
((100*Ikmea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/100—关键校准点的光伏充电电流仿真值;
Iktarg—关键校准点的光伏充电电流目标值;
((100*Imea+Zold)*Knew/Kold-Znew)/100—非关键校准点的光伏充电电流仿真值;
Itarg—非关键校准点的光伏充电电流目标值;
Eik—关键校准点允许的最大相对误差,是大于0的常量;
Ei—非关键校准点允许的最大绝对误差,是大于0的常量。
写入新光伏充电电流参数步骤:由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令写入新光伏充电电流参数,如果能够返回相同的数据,则命令执行成功,可以继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。然后由计算机1向数据库管理系统存储光伏充电电流校准的数据,包括校准前光伏充电电流系数、校准前光伏充电电流零点、关键校准点光伏充电电流控制器读数、非校准点光伏充电电流控制器读数、校准后光伏充电电流系数、校准后光伏充电电流零点、光伏充电电流校准完成时间等字段,如果存储光伏充电电流校准数据成功,则可以继续执行后续工作,否则停止执行后续工作。
至此,校准光伏充电电流的流程结束。
图13示出校准方法中校准负载电流的流程,开始后,首先进行校准准备步骤并被确认成功后,才能进行后续的检查光伏控制器步骤,然后依次进入读负载电流参数、采集第一校准点和第二校准点负载电流控制器读数及功率表电流、计算新负载电流参数和检查新负载电流参数步骤,而后进行写入新负载电流参数步骤,校准负载电流的流程结束。
校准准备步骤:包括调整继电器91、92、93、94、校准电源2、电子负载4工作状态,以适合负载电流校准的要求。由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向电子负载4发命令使其断开;然后向开关控制器8发命令关断继电器92、93,闭合继电器91、94,使冷却风扇11启动,为校准负载电流提供恒温环境;然后依次向校准电源2发命令设置电压、电流,启动校准电源2输出;然后向待校准的光伏控制器发命令设置为强制开灯、设置百分之十亮度,使标准电源5工作。如果以上所有动作都正确执行,则校准准备成功,继续执行后续工作。否则校准准备失败,停止执行后续动作。
检查光伏控制器步骤:主要检查负载电流控制器读数是否为0。由计算机1执行一系列动作,检查光伏控制器算法流程,如图14所示,开始后,首先经通信器6向功率表7发命令读取实际负载电流值Imea1,检查是否可以读取数据且读取的数据不为0,即Imea1>0;然后向待校准的光伏控制器发命令读取负载电流控制器读数Imea2,检查是否可以读取数据且读取的数据不为0,即Imea2>0。如果都能够读取到数据且读取的负载电流不为0,则光伏控制器工作正常,可以继续执行后续工作;否则停止执行后续动作;式中:
Imea1——光伏控制器设置强制开灯后的负载电流功率表读数(单位:mA);
Imea2——光伏控制器设置强制开灯后的负载电流控制器读数(单位:mA)。
读负载电流参数步骤:由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令读取负载电流参数,如果能够读取到数据,则命令执行成功,可以继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。
采集第一校准点负载电流控制器读数及功率表电流步骤:由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向待校准的光伏控制器发命令设置亮度百分比值为第一校准点亮度百分比(例如10%),再读取其负载电流,连续读多次,若连续N次(例如N=15),读取的负载电流值相同,停止读取,读取负载电流成功,继续执行后续工作。若在连续读取过程中,读取到的负载电流发生变化,则一直读取下去,直到最后连续读取N次的负载电流值相同为止,并认为读取成功,继续执行后续工作。若一直无法满足最后连续读取N次的负载电流值相同的条件,则连续读取次数达到M次(M>N,例如M=50)时也停止读取,并取最后P次(例如P=10)读取的负载电流平均值为读取的负载电流值,读取负载电流也成功,继续执行后续动作。若未接收到返回结果,读不到负载电流值,则表示读取负载电流失败,停止执行后续动作。然后向功率表7发命令读取实际负载电流值,如果能够读取到数据,则命令执行成功,可继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。
采集第二校准点负载电流控制器读数及功率表电流步骤:由计算机1执行一系列动作,首先经通信器6向待校准的光伏控制器发命令设置亮度百分比值为第二校准点亮度百分比(例如100%),再读取其负载电流,连续读多次,若连续N次(例如N=15),读取的负载电流值相同,停止读取,读取负载电流成功,继续执行后续工作。若在连续读取过程中,读取到的负载电流发生变化,则一直读取下去,直到最后连续读取N次的负载电流值相同为止,并认为读取成功,继续执行后续工作。若一直无法满足最后连续读取N次的负载电流值相同的条件,则连续读取次数达到M次(M>N,例如M=50)时也停止读取,并取最后P次(例如P=10)读取的负载电流平均值为读取的负载电流值,读取负载电流也成功,继续执行后续动作。若没有接收到返回结果,读取不到负载电流值,则表示读取负载电流失败,停止执行后续动作。然后向功率表7发命令读取实际负载电流值,若能够读取到数据,则命令执行成功,可继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。
计算新负载电流参数步骤:参见图15,计算新负载电流参数旨在计算出负载电流系数新值Knew和零点新值Znew,全部计算过程由计算机1执行,首先计算第一校准点和第二校准点的负载电流误差:若误差在规定的范围内,则负载电流控制器读数精度符合要求,勿需对负载电流参数进行调整;当误差超出规定的范围时,则需对负载电流参数进行调整,即校准,先用规定的校准算法计算出新的系数和新的零点。校准算法是以第一校准点电流和第二校准点电流两者之间为大者,作为关键校准点,先分析关键校准点的误差分布情况,当关键校准点的误差为正误差时,表示读取的负载电流比实际充电电流值大。当关键校准点的正误差大于校正点t(例如t=30mA)时,需先对读取的负载电流值进行校正,校正量为+m(例如m=10mA)。计算新负载电流参数的校准算法包括以下步骤:
a)先令Znew=Zold值,若(Ikmea-Iktarg)值大于t,则令Ikmea加上m校正量,然后计算出“(Iktarg/Ikmea)*Kold-Kold”算式[1]值,若其绝对值小于等于Ek值,则执行步骤b),否则,则执行步骤c);
b)计算出“(Iktarg/10)*Kold/(Ikmea/10+Zold)”算式[2]值,并令Knew值等于算式[2]的值,然后执行步骤d);
c)令Knew=Kold值,然后执行步骤d);
d)计算出“(Imea/10+Zold)*Knew/Kold-Itarg/10”算式[3]值,若其值不小于0且不大于EZ1值,则执行步骤e),否则,执行步骤f);
e)先令Znew值等于步骤d)中计算的算式[3]的值,再计算“(Iktarg/10)*Knew/(Iktarg/10-Znew)”算式[4]值,并令Knew值等于算式[4]的值,然后执行步骤g);
f)计算“Kold*(Iktarg-Itarg)/(Ikmea-Imea)”算式[5]值,并令Knew值等于算式[5]的值,然后执行步骤i);
g)重新计算出“(Imea/10+Zold)*Knew/Kold-Itarg/10”算式[3]值,若其值大于EZ2值,则执行步骤h),否则,执行步骤i);
h)计算出“Kold*(Iktarg-Itarg)/(Ikmea-Imea)”算式[5]值,并令Knew值等于算式[5]的值,再重新计算出“(Imea/10+Zold)*Knew/Kold-Itarg/10”算式[3]值,并令Znew值等于算式[3]的值,然后执行步骤i);
i)已获得Knew新值和Znew新值,算法结束;
式中:
Kold—负载电流系数旧值,已由读取负载电流参数步骤获得;
Zold—负载电流零点旧值,已由读取负载电流参数步骤获得;
Iktarg—关键校准点的负载电流目标值,等于采集的第一校准点功率表电流和第二校准点功率表电流之间的较大的值,在校准过程中不会发生变化;
Ikmea—关键校准点的负载电流测量值,等于采集的第一校准点或第二校准点负载电流控制器读数,其取值与其目标值相对应,在校准过程中不会发生变化;
Itarg—非关键校准点的负载电流目标值,等于采集的第一校准点功率表电流和第二校准点功率表电流之间的较小的值,在校准过程中不会发生变化;
Imea—非关键校准点的负载电流测量值,等于采集的第一校准点或第二校准点负载电流控制器读数,其取值与其目标值相对应,在校准过程中不会发生变化;
Ek—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
EZ1—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
EZ2—一个大于0的常量,不会发生变化,不需要采集;
Knew—负载电流系数新值,由计算获得;
Znew—负载电流零点新值,由计算获得;
t—一个大于0的常量,关键校准点的负载电流测量值的校正阈值;
m—一个大于0的常量,关键校准点的负载电流测量值的校正量。
检查新负载电流参数步骤:检查新负载电流参数旨在检查对负载电流的校准是否成功,由计算机1的软件来自动仿真检查。参见图16,方法是:当校准后的负载电流系数新值Knew和零点新值Znew确定后,首先计算关键校准点的负载电流仿真值与目标值的偏差;然后计算非关键校准点的负载电流仿真值与目标值的偏差;如果两个校准点的仿真偏差均在规定范围内,即:
-Eik≤(((Ikmea/10+Zold)*Knew/Kold-Znew)*10-Iktarg)/Iktarg≤Eik
-Ei≤((Imea/10+Zold)*Knew/Kold-Znew)*10-Itarg≤Ei
则校准后的精度满足要求,检查通过,否则不通过;
式中:
Eik——关键校准点,校准后负载电流仿真值与目标值的最大允许偏差;
Ei——另一校准点,校准后负载电流仿真值与目标值的最大允许偏差。
写入新负载电流参数步骤:由计算机1经通信器6向待校准的光伏控制器发命令写入新负载电流参数,如果能够返回相同的数据,则命令执行成功,可以继续执行后续工作。否则停止执行后续动作。然后由计算机1向数据库管理系统存储负载电流校准的数据,包括校准前负载电流系数、校准前负载电流零点、关键校准点负载电流控制器读数、非校准点负载电流控制器读数、校准后负载电流系数、校准后负载电流零点、负载电流校准完成时间等字段,如果存储负载电流校准数据成功,则可以继续执行后续工作,否则停止执行后续工作。
至此,校准负载电流的流程结束。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。