CN104713176B - 光伏空调系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏空调系统及其控制方法。其中，光伏空调系统包括：太阳能电池阵列；变流单元，连接在太阳能电池阵列与公用电网之间，并具有第一直流母线、通过第一直流母线相连接的电压调节模块和整流逆变并网模块、以及与电压调节模块和整流逆变并网模块均相连接的第一控制器；以及空调机组，具有连接至第一直流母线的第二直流母线、与第二直流母线相连接的逆变模块和开关电源、以及第二控制器。通过本发明，解决了现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本。

Description

光伏空调系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调器领域，具体而言，涉及一种光伏空调系统及其控制方法。
背景技术
图1是现有技术中光伏空调系统的示意图，如图1所示，整个系统主要包括太阳能电池阵列10、空调变频器20和第一直流母线L1，其中空调变频器20包括整流逆变并网模块21、逆变功率模块22和第二直流母线L2。其特点是：
a）太阳能电池阵列10产生的直流电通过第一直流母线L1进入到空调变频器20。
b）空调变频器20所包括的整流逆变并网模块21和逆变功率模块22通过第二直流母线L2相连，第一直流母线L1再和第二直流母线L2相连。
c）整流逆变并网模块21可根据太阳能电池阵列10提供的功率和空调机组40所需的功率进行整流和逆变并网的切换。整流逆变并网模块21实现对太阳能电池阵列的最大功率点追踪（MPPT）。
d）空调变频器20中整流逆变并网模块21和逆变功率模块22的低压直流工作电源由整流模块（AC/DC模块）提供，AC/DC模块输入电源由公用电网30提供。
e）空调机组40的系统负载（如均油阀、回油阀等）电源由公用电网30单相电源（220VAC）提供。
此种光伏空调系统存在以下缺点：
1）由于太阳能电池阵列10输出直接接入到整流逆变并网模块21，太阳能电池阵列10的最大功率点追踪（MPPT）由整流逆变并网模块21实现，故太阳能电池阵列10输出电压由整流逆变并网模块21决定，当公用电网30断电后，整流逆变并网模块21也断电，无法正常工作，也即无法控制太阳能电池阵列10的输出功率。即使可外接工作电源给整流逆变并网模块21，其也无法在非常宽的范围内控制太阳能电池阵列10的输出电压，也即无法满足空调机组离网运行。
2）给整个系统各模块提供低压直流工作电源的开关电源取电自公用电网30交流电，当公用电网30断电后，系统各模块也无法工作。
针对相关技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光伏空调系统及其控制方法，以解决现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光伏空调系统，包括：太阳能电池阵列；变流单元，连接在太阳能电池阵列与公用电网之间，并具有第一直流母线、通过第一直流母线相连接的电压调节模块和整流逆变并网模块、以及与电压调节模块和整流逆变并网模块均相连接的第一控制器，其中，第一控制器用于调节太阳能电池阵列的输出功率；以及空调机组，具有连接至第一直流母线的第二直流母线、与第二直流母线相连接的逆变模块和开关电源、以及第二控制器，其中，开关电源与逆变模块、第二控制器和负载均相连接，第二控制器用于调节空调机组的运行功率。
进一步地，电压调节模块为Boost升压模块。
进一步地，Boost升压模块包括功率开关器件，其中，第一控制器通过控制功率开关器件，控制太阳能电池阵列的输出功率。
进一步地，变流单元为双向变流单元。
进一步地，双向变流单元包括断电检测模块，其中，在断电检测模块检测出公用电网断电的情况下，双向变流单元切断与公用电网之间的连接。
进一步地，负载包括压缩机和风机，逆变模块包括：压缩机逆变模块，输入端与第二直流母线相连接，输出端与压缩机相连接；以及风机逆变模块，输入端与第二直流母线相连接，输出端与风机相连接。
进一步地，光伏空调系统还包括：汇流单元，连接在太阳能电池阵列与变流单元之间。
进一步地，空调机组为多联式空调机组。
进一步地，空调机组还包括负载，开关电源为第二控制器、逆变模块和负载提供直流电。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种光伏空调系统的控制方法，光伏空调系统为本发明上述内容所提供的任一种光伏空调系统，控制方法包括：S1：获取光伏空调系统中太阳能电池阵列的输出功率，并获取光伏空调系统中空调机组的运行功率；S3：比较输出功率与运行功率的大小；S5：在比较出输出功率小于运行功率的情况下，控制空调机组减小运行功率，并返回步骤S1，直至输出功率等于运行功率；以及S7：在比较出输出功率大于运行功率的情况下，控制太阳能电池阵列减小输出功率，并返回步骤S1，直至输出功率等于运行功率。
进一步地，空调机组包括变频压缩机，其中，通过控制变频压缩机降低频率，控制空调机组减小运行功率。
进一步地，控制变频压缩机降低频率包括：S51：计算输出功率与运行功率的功率差值；S52：计算功率差值与运行功率的比值的绝对值；S53：确定绝对值所处的阈值区间，其中，在光伏空调系统中存储有多个阈值区间，多个阈值区间彼此无交集，并且多个阈值区间的并集为正数；S54：查找与目标阈值区间对应的预设频率，其中，目标阈值区间为确定出的绝对值所处的阈值区间，在光伏空调系统中还存储有与每个阈值区间对应的预设频率；以及S55：控制变频压缩机按照目标预设频率降频，并返回步骤S51，直至运行功率减小至与输出功率相等，其中，目标预设频率为查找到的与目标阈值区间对应的预设频率。
进一步地，通过控制太阳能电池阵列减小输出电压，控制太阳能电池阵列减小输出功率。
进一步地，控制太阳能电池阵列减小输出电压包括：S71：控制输出电压减小第一幅值；S72：判断输出功率是增大还是减小，其中，在判断出输出功率增大的情况下，执行步骤S73，在判断出输出功率减小的情况下，执行步骤S75；S73：控制输出电压减小第二幅值，其中，第二幅值大于第一幅值；S74：再次判断输出功率是增大还是减小，其中，在判断出输出功率增大的情况下，返回步骤S73，在判断出输出功率减小的情况下，返回步骤S71；S75：判断输出功率与运行功率的功率差值是否为零，其中，在判断出功率差值为零的情况下，停止减小输出电压，在判断出功率差值不为零的情况下，返回步骤S71。
进一步地，光伏空调系统包括变流单元，变流单元包括电压调节模块，电压调节模块包括功率开关器件，其中，通过控制功率开关器件的导通或关断时长，减小太阳能电池阵列减小的输出电压。
进一步地，通过以下方式确定控制功率开关器件的导通或关断时长的控制信号：检测太阳能电池阵列的实际电压值；计算参考电压值与实际电压值的电压差值；对电压差值进行比例积分运算，得到参考电流值；检测太阳能电池阵列的实际电流值；计算参考电流值与实际电流值的电流差值；以及对电流差值进行比例积分运算，得到控制信号。
进一步地，在比较出输出功率小于运行功率的情况下，控制方法还包括：计算输出功率与运行功率的功率差值；计算功率差值与运行功率的比值的绝对值；判断绝对值是否小于预设值；以及在判断出绝对值小于预设值的情况下，控制太阳能电池阵列增大输出功率。
本发明采用具有以下结构的光伏空调系统：太阳能电池阵列；公用电网；变流单元，连接在太阳能电池阵列与公用电网之间，并具有第一直流母线、通过第一直流母线相连接的电压调节模块和整流逆变并网模块、以及与电压调节模块和整流逆变并网模块均相连接的第一控制器，其中，第一控制器用于调节太阳能电池阵列的输出功率；以及空调机组，具有连接至第一直流母线的第二直流母线、与第二直流母线相连接的逆变模块和开关电源、第二控制器，以及与逆变模块和第二控制器均相连接的负载，其中，开关电源与逆变模块、第二控制器和负载均相连接，其中，第二控制器用于调节空调机组的运行功率。
通过上述结构的光伏空调系统，当空调机组停止运行时，变流单元运行于逆变状态，太阳能电池阵列输出功率全部回馈公用电网；当太阳能电池阵列不发电时，变流单元运行于全控整流状态，空调机组全部使用公用电网电源；当太阳能电池阵列输出功率大于空调机组的消耗功率时，部分太阳能功率用于满足空调机组的全部消耗，多余部分由变流单元逆变回公用电网，不需要蓄电池；当太阳能电池阵列输出功率小于空调机组的消耗功率时，全部太阳能功率用于空调机组消耗，不足能量部分再由变流单元从公用电网补足。当太阳能电池阵列输出功率等于空调机组的消耗功率时，全部太阳能功率用于空调机组的消耗。可以看出，此种结构的光伏空调系统能够在离网（无电网或电网断电）情况下，不需要增加蓄电池储能，通过变流单元中的第一控制器调整太阳能电池阵列的输出功率，第二控制器调节空调机组的运行功率，仍然可以保证光伏空调系统的正常运行，解决了现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本，可适用于偏远缺少电网的山区，具有更广阔的市场前景，提高了光伏空调系统的适用范围。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的光伏空调系统的示意图；
图2是根据本发明实施例的光伏空调系统的示意图；
图3是根据本发明实施例的光伏空调系统所采用的Boost升压模块的电路图；
图4是根据本发明实施例的光伏空调系统的进一步示意图；
图5是根据本发明实施例的光伏空调系统的控制方法的流程图；
图6是根据本发明实施例的光伏空调系统的控制方法，控制变频压缩机降低频率的流程图；
图7是根据本发明实施例的光伏空调系统的控制方法，控制变频压缩机降低频率的具体流程图；
图8是根据本发明实施例的光伏空调系统的控制方法，太阳能电池阵列输出特性的曲线示意图；
图9是根据本发明实施例的光伏空调系统的控制方法，控制太阳能电池阵列减小输出电压的流程图；以及
图10是根据本发明实施例的光伏空调系统的控制方法，对太阳能电池阵列进行双闭环控制的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例提供了一种光伏空调系统，以下对本发明实施例所提供的光伏空调系统进行具体介绍：
图2是根据本发明实施例的光伏空调系统的示意图，如图2所示，该光伏空调系统主要包括太阳能电池阵列10、变流单元50和空调机组40，其中：
变流单元50连接在太阳能电池阵列10与公用电网30之间，并具有第一直流母线53、通过第一直流母线53相连接的电压调节模块51和整流逆变并网模块52、以及与电压调节模块51和整流逆变并网模块52均相连接的第一控制器54，第一控制器54用于调节太阳能电池阵列10的输出功率，其中，变流单元50为双向变流单元，具体地，可以是光伏变流单元。空调机组40具有连接至第一直流母线53的第二直流母线41、与第二直流母线41相连接的逆变模块42和开关电源45、以及第二控制器46，另外，空调机组40还包括除压缩机、风机等交流负载外的低压直流负载47，包括各位阀、传感器等，负载47与第二控制器46相连接，其中，开关电源45与逆变模块42、第二控制器46和负载47均相连接，第二控制器46用于控制空调机组40的运行，包括对逆变模块42中的控制单元、负载47等的控制。开关电源45为第二控制器46、负载47以及逆变模块42中的控制单元提供低压直流电。变流单元50和空调机组40之间还通过通信线B相互通信，主要传递太阳能电池阵列10的输出功率、空调机组40的运行功率和运行状态等。
通过上述结构的光伏空调系统，当空调机组40停止运行时，变流单元50运行于逆变状态，太阳能电池阵列10输出功率全部回馈公用电网30；当太阳能电池阵列10不发电时，变流单元50运行于全控整流状态，空调机组40全部使用公用电网30电源；当太阳能电池阵列10输出功率大于空调机组40的消耗功率时，部分太阳能功率用于满足空调机组40的全部消耗，多余部分由变流单元50逆变回公用电网30，不需要蓄电池；当太阳能电池阵列10输出功率小于空调机组40的消耗功率时，全部太阳能功率用于空调机组40消耗，不足能量部分再由变流单元50从公用电网30补足。当太阳能电池阵列10输出功率等于空调机组40的消耗功率时，全部太阳能功率用于空调机组40的消耗。通过以上描述可以看出，本发明实施例所提供的光伏空调系统能够在离网（无电网或电网断电）情况下，不需要增加蓄电池储能，通过变流单元50中的第一控制器54调整太阳能电池阵列10的输出功率，第二控制器46调节空调机组40的运行功率，仍然可以保证光伏空调系统的正常运行，解决了现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本，可适用于偏远缺少电网的山区，具有更广阔的市场前景，提高了光伏空调系统的适用范围。
具体地，在本发明实施例中，电压调节模块51为Boost升压模块，BOOST升压模块主要通过对太阳能电池阵列10的输出电压进行控制，从而实现最大功率点追踪（MPPT）；整流逆变并网模块52可实现全控整流和逆变并网，即能量可双向流动；BOOST升压模块和整流逆变并网模块52的控制信号由第一控制器54产生，第一控制器54通过脉宽调制（Pulse-WidthModulation，简称PWM）信号控制BOOST升压模块中的功率开关器件Q1，来控制太阳能电池阵列10的输出功率。太阳能电池阵列10输出的直流电，经BOOST升压模块后直接输入到逆变器直流母线（即，第一直流母线53），再经空调直流母线（即，第二直流母线41）输送至空调机组40。
图3为本发明实施例所采用的Boost升压模块的电路图，如图3所示，Boost升压模块包括储能电感L、二极管D、功率开关器件Q1和储能电容C，其工作原理是当功率开关器件Q1导通时，储能电感L电流增大，由于电感具有电流不能突变的特性，在功率开关器件Q1关断期间，在储能电感L上产生的电压加上太阳能电池阵列10的输出电压，经过二极管D，往储能电容C上充电，从而把太阳能电池阵列10的输出能量转到第一直流母线53上。
优选地，本发明实施例所提供的光伏空调系统中变流单元50为双向变流单元，该双向变流单元包括断电检测模块，其中，在断电检测模块检测出公用电网30断电的情况下，双向变流单元切断与公用电网30之间的连接。
通过双向变流单元检测到电网断电时，马上切断双向变流单元与电网的连接，达到了确保电网安全的效果，此种状态下，整流逆变并网模块进入休眠状态。
具体地，在本发明实施例中，如图4所示，空调机组40的负载47还包括压缩机和风机，相应地，逆变模块42主要包括压缩机逆变模块421和风机逆变模块422，其中，压缩机逆变模块421的输入端与第二直流母线41相连接，输出端与压缩机相连接，风机逆变模块422的输入端与第二直流母线41相连接，输出端与风机相连接。
压缩机逆变模块421把高压的直流电，逆变成频率和电压可变的交流电，用于驱动压缩机，风机逆变模块422把高压的直流电，逆变成频率和电压可变的交流电，用于驱动风机。与第二直流母线41相连的高压开关电源45，则把高压的直流电变成低压直流电，为各逆变模块、第二控制器46和系统负载提供低压的直流工作电源。其中，系统负载电源电压均为36V以下符合人体安全的电压，其控制信号由第二控制器46提供，提高整机安全性。
进一步地，光伏空调系统还包括汇流单元60，该汇流单元60连接在太阳能电池阵列10与变流单元50之间。用于对太阳能电池阵列10的输出能量进行汇聚，并将汇聚后的输出能量传送至变流单元50。
进一步地，本发明实施例所提供的光伏空调系统中，空调机组40可以是多联式空调机组。
本发明实施例还提供了一种光伏空调系统的控制方法，该控制方法主要是对本发明实施例上述内容所提供的任一种光伏空调系统进行控制，以下对本发明实施例所提供的控制方法进行具体介绍：
图5是根据本发明实施例的光伏空调系统的控制方法的流程图，如图5所示，该控制方法主要包括以下步骤S1至S7：
S1：获取光伏空调系统中太阳能电池阵列的输出功率Ppv，并获取光伏空调系统中空调机组的运行功率P空调。
S3：比较输出功率Ppv与运行功率P空调的大小。
S5：在比较出输出功率Ppv小于运行功率P空调的情况下，控制空调机组减小运行功率P空调，并返回步骤S1，直至输出功率Ppv等于运行功率P空调。
S7：在比较出输出功率Ppv大于运行功率P空调的情况下，控制太阳能电池阵列减小输出功率Ppv，并返回步骤S1，直至输出功率Ppv等于运行功率P空调。
通过对太阳能电池阵列的输出功率和空调机组的运行功率进行比较，并在太阳能电池阵列的输出功率相对较小的情况下，控制空调机组减小运行功率，在输出功率相对较大的情况下，控制太阳能电池阵列减小输出功率，以及每控制一次，均重新进行比较，以使输出功率等于运行功率，实现了光伏空调系统能够在离网（无电网或电网断电）情况下，不需要增加蓄电池储能，仍然可以正常运行，解决了现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本，可适用于偏远缺少电网的山区，具有更广阔的市场前景，提高了光伏空调系统的适用范围。
其中，影响空调机组运行功率P空调大小的主要器件是空调机组中的变频压缩机，相应地，对于输出功率Ppv小于运行功率P空调的情况，本发明实施例所提供的控制方法则主要是通过控制变频压缩机降低频率，控制空调机组减小运行功率P空调。在本发明实施例中，控制变频压缩机降低频率的具体方式如图6中示出的步骤S51至步骤S55：
S51：计算输出功率Ppv与运行功率P空调的功率差值ΔP，ΔP=Ppv-P空调；
S52：计算功率差值ΔP与运行功率P空调的比值的绝对值
S53：确定绝对值所处的阈值区间，其中，在光伏空调系统中存储有多个阈值区间，多个阈值区间彼此无交集，并且多个阈值区间的并集为正数；
S54：查找与目标阈值区间对应的预设频率，其中，目标阈值区间为确定出的绝对值所处的阈值区间，在光伏空调系统中还存储有与每个阈值区间对应的预设频率；以及
S55：控制变频压缩机按照目标预设频率降频，并返回步骤S51，直至运行功率P空调减小至与输出功率Ppv相等，其中，目标预设频率为查找到的与目标阈值区间对应的预设频率。
当光伏空调系统运行在Ppv<P空调状态下时，太阳能电池阵列输出功率不能满足空调机组的消耗，需要控制空调机组进行降额运行。为确保空调机组运行的稳定性，避免出现因太阳能电池阵列输出功率不足时而造成的空调直流母线电压波动过大导致机组保护等问题，控制空调机组降频运行的速率，同太阳能电池阵列输出功率与空调机组消耗功率的差值ΔP=Ppv-P空调成比例关系，空调机组降频运行主要通过变频压缩机的快速降频来实现，当计算出的越大，所处的阈值区间对对应的预设频率越大，则控制变频压缩机的降频越快速，以快速达到空调机组消耗功率与太阳能电池阵列输出功率达到平衡的状态，控制过程中，空调机组的运行频率逐渐降低，变小，查找到的与所处的阈值区间对应的预设频率也较小，实现控制变频压缩机的降频越缓慢，达到避免对空调机组运行频率的调节出现过调，即，采用阶梯式降频控制方式来控制变频压缩机的频率降低，随着控制变频压缩机的频率降低，控制压缩机的降频幅度越来越小，具体控制方式如图7所示，从图7中可以看出，本发明实施例中，阈值区间与预设频率的对应关系如下表1所示。
表1
阈值区间 预设频率
（0.5，∞） 8Hz/s
（0.3，0.5] 6Hz/s
（0.1，0.3] 4Hz/s
（0，0.1] 2Hz/s
其中，当控制变频压缩机的频率降低，使得运行功率P空调减小至与输出功率Ppv相等，ΔP=0，再通过调整变频风机和其它系统负载，控制光伏空调系统达到最优能效。
进一步地，对于太阳能电池阵列而言，其输出特性主要受光照强度和温度的影响，在光照强度一定时，其特性区线基本不变，如图8中的曲线l1和曲线l2，分别对应不同的光照强度。
如特性曲线l1，当太阳能电池板输出电流Ipv为零时，输出电压最大为Vo，简称开路电压；当太阳能电池板输出电压Vpv为零时，输出电流最大为Io，简称开路电流；当太阳能电池板输出电压为Vpv=Um、输出电流为Ipv=Im时，输出功率Ppv=Pm最大。当太阳能电池板输出电压为Vpv=U1、输出电流为Ipv=I1时，输出功率为Ppv=P1<Pm。因此，不但可以控制太阳能电池板输出最大功率，同样也可以控制输出功率小于最大功率，而实现输出功率可控。
在本发明实施例中，对于输出功率Ppv大于运行功率P空调的情况，对太阳能电池阵列输出功率Ppv的调节控制，则主要是通过控制太阳能电池阵列减小输出电压，控制太阳能电池阵列减小输出功率Ppv。具体方式如图9中示出的步骤S71至步骤S75：
S71：控制输出电压Vpv减小第一幅值ΔVpv，即，使其中，表示减小后的输出电压，表示前一次的输出电压；
S72：判断输出功率Ppv是增大还是减小，即，判断或判断是否成立，其中，表示输出电压对应的输出功率，表示前一次输出电压对应的输出功率，在判断出成立，或在判断出不成立的情况下，确定输出功率Ppv减小，反之，在判断出不成立，或在判断出成立的情况下，确定输出功率Ppv增大，其中，在判断出输出功率增大的情况下，执行步骤S73，在判断出输出功率减小的情况下，执行步骤S75；
S73：控制输出电压减小第二幅值，其中，第二幅值大于第一幅值，在本发明实施例中，可以设置第二幅值等于2*ΔVpv，则此步骤中即是使
S74：再次判断输出功率Ppv是增大还是减小，具体判断方式与步骤S72中相同，此处不再赘述，其中，在判断出输出功率Ppv增大的情况下，返回步骤S73，在判断出输出功率Ppv减小的情况下，返回步骤S71；
S75：判断输出功率与运行功率的功率差值是否为零，即，判断ΔP是否为零，其中，在判断出功率差值为零的情况下，停止减小输出电压，在判断出功率差值不为零的情况下，返回步骤S71。
当光伏空调系统运行在Ppv>P空调状态下时，太阳能电池阵列输出功率大于空调机组的消耗，必须调整太阳能电池阵列输出功率等于空调机组消耗功率，否则多余的功率消耗不掉，会在连接空调机组和太阳能电池阵列的变流单元直流母线的储能电容上越储越多，导致直流母线电压不断升高烧坏元器件。根据太阳能电池板曲线，在本发明实施例所提供的控制方法，不断地调整太阳能电池板输出电压Vpv，然后检测输出电流为Ipv，两者相乘求得其输出功率Ppv，与空调机组消耗功率P空调求差值△P=Ppv–P空调，当△P>0时，通过扰动观察方法，按固定幅值△Vpv减小太阳能电池板输出电压Vpv，判断输出功率变化情况，若Ppv增大，说明Vpv在最大功率点电压Um右侧，这时需要增大减小电压的幅值，按2*△Vpv进行减小；若Ppv减小，说明Vpv在最大功率点电压Um左侧，继续按固定幅值△Vpv减小，直到太阳能电池阵列输出功率等于空调机组消耗功率。
其中，光伏空调系统包括变流单元，变流单元包括电压调节模块BOOST，电压调节模块包括功率开关器件，在本发明实施例中，通过控制功率开关器件的导通或关断时长，减小太阳能电池阵列减小的输出电压。具体地，通过图10中示出的双闭环控制方式，来确定控制功率开关器件的导通或关断时长的控制信号，如图10所示，在双闭环控制方式中，外环为电压环，控制太阳能电池阵列输出电压，其参考电压值Vpv*由主动观察法根据△P给定，参考电压值Vpv*与实际检测到的实际电压值Vpv的差值经过PI控制器后得到电流环的参考电流值Ipv*，即，通过检测太阳能电池阵列的实际电压值，计算参考电压值与实际电压值的电压差值，对电压差值进行比例积分运算，得到参考电流值；内环为电流环，参考电流值Ipv*与实现检测到的实际电流值Ipv的差值经过PI控制器后得到功率开关器件Q1的控制信号PWM，即，通过检测太阳能电池阵列的实际电流值，计算参考电流值与实际电流值的电流差值，对电流差值进行比例积分运算，得到控制信号。
优选地，在步骤S3中比较出输出功率小于运行功率的情况下，本发明实施例的控制方法还包括：计算输出功率与运行功率的功率差值，计算功率差值与运行功率的比值的绝对值，判断绝对值是否小于预设值，在判断出绝对值小于预设值的情况下，控制太阳能电池阵列增大输出功率。
由于空调机组本身负载的波动性，及进行比例积分运算的PI控制器本身固定的稳态误差，输出功率等于运行功率（即，△P=0）的情况非常少见，△P可能在零点上下波动，当△P<0，且<0.05时，并不急于控制空调机组降低运行频率，而是采用一种滞环控制方法，优先调整（增大）太阳能电池阵列的输出功率，以使空调系统进一步达到稳定运行状态。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了光伏空调系统能够在离网（无电网或电网断电）情况下，不需要增加蓄电池储能，仍然可以正常运行，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本，可适用于偏远缺少电网的山区，具有更广阔的市场前景，提高了光伏空调系统的适用范围。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (17)

1.一种光伏空调系统，其特征在于，包括：
太阳能电池阵列（10）；
变流单元（50），连接在所述太阳能电池阵列（10）与公用电网（30）之间，并具有第一直流母线（53）、通过所述第一直流母线（53）相连接的电压调节模块（51）和整流逆变并网模块（52）、以及与所述电压调节模块（51）和所述整流逆变并网模块（52）均相连接的第一控制器（54），其中，所述第一控制器（54）用于调节所述太阳能电池阵列（10）的输出功率；以及
空调机组（40），具有连接至所述第一直流母线（53）的第二直流母线（41）与所述第二直流母线（41）相连接的逆变模块（42）和开关电源（45）、以及第二控制器（46），其中，所述第二控制器（46）用于调节所述空调机组（40）的运行功率。
2.根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述电压调节模块（51）为Boost升压模块。
3.根据权利要求2所述的光伏空调系统，其特征在于，所述Boost升压模块包括功率开关器件（Q1），其中，所述第一控制器（54）通过控制所述功率开关器件（Q1），控制所述太阳能电池阵列（10）的输出功率。
4.根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述变流单元（50）为双向变流单元。
5.根据权利要求4所述的光伏空调系统，其特征在于，所述双向变流单元包括断电检测模块，其中，在所述断电检测模块检测出所述公用电网（30）断电的情况下，所述双向变流单元切断与所述公用电网（30）之间的连接。
6.根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述空调机组（40）还包括压缩机和风机，所述逆变模块（42）包括：
压缩机逆变模块（421），输入端与所述第二直流母线（41）相连接，输出端与所述压缩机相连接；以及
风机逆变模块（422），输入端与所述第二直流母线（41）相连接，输出端与所述风机相连接。
7.根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述光伏空调系统还包括：
汇流单元（60），连接在所述太阳能电池阵列（10）与所述变流单元（50）之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光伏空调系统，其特征在于，所述空调机组（40）为多联式空调机组。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的光伏空调系统，其特征在于，所述空调机组（40）还包括负载（47），所述开关电源（45）为所述第二控制器（46）、所述逆变模块（42）和所述负载（47）提供直流电。
10.一种光伏空调系统的控制方法，其特征在于，所述光伏空调系统为权利要求1至9中任一项所述的光伏空调系统，所述控制方法包括：
S1：获取所述光伏空调系统中太阳能电池阵列的输出功率，并获取所述光伏空调系统中空调机组的运行功率；
S3：比较所述输出功率与所述运行功率的大小；
S5：在比较出所述输出功率小于所述运行功率的情况下，控制所述空调机组减小所述运行功率，并返回步骤S1，直至所述输出功率等于所述运行功率；以及
S7：在比较出所述输出功率大于所述运行功率的情况下，控制所述太阳能电池阵列减小所述输出功率，并返回步骤S1，直至所述输出功率等于所述运行功率。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述空调机组包括变频压缩机，其中，通过控制所述变频压缩机降低频率，控制所述空调机组减小所述运行功率。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，控制所述变频压缩机降低频率包括：
S51：计算所述输出功率与所述运行功率的功率差值；
S52：计算所述功率差值与所述运行功率的比值的绝对值；
S53：确定所述绝对值所处的阈值区间，其中，在所述光伏空调系统中存储有多个阈值区间，多个所述阈值区间彼此无交集，并且多个所述阈值区间的并集为正数；
S54：查找与目标阈值区间对应的预设频率，其中，所述目标阈值区间为确定出的所述绝对值所处的阈值区间，在所述光伏空调系统中还存储有与每个所述阈值区间对应的预设频率；以及
S55：控制所述变频压缩机按照目标预设频率降频，并返回步骤S51，直至所述运行功率减小至与所述输出功率相等，其中，所述目标预设频率为查找到的与所述目标阈值区间对应的预设频率。
13.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，通过控制所述太阳能电池阵列减小输出电压，控制所述太阳能电池阵列减小所述输出功率。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，控制所述太阳能电池阵列减小输出电压包括：
S71：控制所述输出电压减小第一幅值；
S72：判断所述输出功率是增大还是减小，其中，在判断出所述输出功率增大的情况下，执行步骤S73，在判断出所述输出功率减小的情况下，执行步骤S75；
S73：控制所述输出电压减小第二幅值，其中，所述第二幅值大于所述第一幅值；
S74：再次判断所述输出功率是增大还是减小，其中，在判断出所述输出功率增大的情况下，返回步骤S73，在判断出所述输出功率减小的情况下，返回步骤S71；
S75：判断所述输出功率与所述运行功率的功率差值是否为零，其中，在判断出所述功率差值为零的情况下，停止减小所述输出电压，在判断出所述功率差值不为零的情况下，返回步骤S71。
15.根据权利要求13或14所述的控制方法，其特征在于，所述光伏空调系统包括变流单元，所述变流单元包括电压调节模块，所述电压调节模块包括功率开关器件，其中，通过控制所述功率开关器件的导通或关断时长，减小所述太阳能电池阵列减小的输出电压。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，通过以下方式确定控制所述功率开关器件的导通或关断时长的控制信号：
检测所述太阳能电池阵列的实际电压值；
计算参考电压值与所述实际电压值的电压差值；
对所述电压差值进行比例积分运算，得到参考电流值；
检测所述太阳能电池阵列的实际电流值；
计算所述参考电流值与所述实际电流值的电流差值；以及
对所述电流差值进行比例积分运算，得到所述控制信号。
17.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在比较出所述输出功率小于所述运行功率的情况下，所述控制方法还包括：
计算所述输出功率与所述运行功率的功率差值；
计算所述功率差值与所述运行功率的比值的绝对值；
判断所述绝对值是否小于预设值；以及
在判断出所述绝对值小于所述预设值的情况下，控制所述太阳能电池阵列增大所述输出功率。
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