CN104821619B - 基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法，所述装置包括：用于采用可再生能源对蓄电池进行供电的发电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能的蓄电单元，所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接汇总至转换单元，用于为蓄电池供电，DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，所述转换单元的输出端与所述蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接，由此，实现对可再生能源的高效利用，同时能够对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。

Description

基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法

技术领域：

本发明涉及可再生能源发电与电气技术领域，尤其涉及一种基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法。

背景技术：

目前现有的可再生能源发电系统的充电装置是在发电系统正常运行的过程中，能够实现发电过程中性能基本参数的采集和显示，无法达到对上述性能基本参数进行分析、运算来优化充电装置的充电方法。现有技术的充电装置对于可再生能源发电系统产生的多余电能，无法进行存储和操作，无法实现对可再生能源的高效利用。另外，由于可再生能源发电系统供电的不稳定性，致使发电系统输出的能量具有间歇性和不稳定性，同时当可再生能源发电系统发生故障的时候缺乏对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。

发明内容：

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法，可实现对可再生能源的高效利用，同时能够对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。

一方面，本发明提供一种基于可再生能源的蓄电池充电装置，包括：

发电单元，用于采用可再生能源对蓄电池进行供电；

蓄电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；

DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电；

转换单元，用于将所述发电单元的电能与所述蓄电单元的电能汇总后升压，为蓄电池供电；

所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接至所述转换单元的输入端，所述转换单元的的输出端与蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接。

可选地，用于将直流电转换为交流电的逆变单元，所述逆变单元包括：逆变器和逆变器接入控制器、第一整流器；

所述蓄电单元的输出端与所述逆变器连接，所述逆变器通过逆变器接入控制器与所述DSP控制单元的输出端连接，所述逆变器与所述第一整流器连接，所述第一整流器与所述发电单元的输出端共同连接至所述转换单元。

可选地，所述发电单元，包括：

用于为所述发电单元提供风电的风力发电机和风机接入控制器；

用于为所述发电单元提供光电的光伏板和光伏接入控制器；

用于将交流电转换为直流电的第二整流器；

用于将所述第二整流器得到的直流电升压的DC-DC变换器；

所述风力发电机通过风机接入控制器与所述第二整流器的输入端连接，所述光伏板通过光伏接入控制器与所述第二整流器的输出端共同连接至所述DC-DC变换器，所述DC-DC变换器与所述逆变单元共同连接至所述转换单元。

可选地，所述DSP控制单元，包括：DSP控制器、存储设备和通信模块；

所述存储设备、所述通信模块外接于所述DSP控制器，所述DSP控制器的输入端与所述蓄电单元连接，所述DSP控制器的输出端与所述逆变单元连接。

可选地，所述蓄电单元采用飞轮转子和飞轮转子控制器存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；

所述飞轮转子控制器与所述DSP控制单元连接进行信息传输。

可选地，所述转换单元，包括：n路DC-DC电路，每路所述DC-DC电路包括：一个两相Buck-Boost双向DC变换器和一个超级电容，每个所述超级电容串联开关管后与一个两相Buck-Boost双向DC变换器并联连接，所述n路DC-DC电路并联后连接所述蓄电池；

其中，所述n根据蓄电池的能量存储空间确定，所述超级电容采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液。

可选地，每路所述两相Buck-Boost双向DC变换器，包括：4个场效应管，5个二极管，4个电容，1个互感器；

其中，第一场效应管分别与第一二极管、第一电容并联连接，第二场效应管分别与第二二极管、第二电容并联连接，所述第一场效应管与所述第二场效应管串联连接，第三场效应管与第三二极管并联连接，第四场效应管与第四二极管并联连接，所述第三场效应管与所述第四场效应管串联连接，所述互感器的一端与所述第三场效应管的源极连接，所述互感器的另一端与第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与所述第四场效应管的源极连接，第四电容的一端、第五二极管的一端均与所述第一场效应管的漏极连接，所述第四电容的另一端、所述第五二极管的另一端与所述第二场效应管的源极连接。

另一方面，本发明提供一种基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电。

可选地，所述采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，包括以下步骤：

S1、对所述DSP控制单元采集的发电单元的能量信号进行快速傅立叶变换，将经过快速傅立叶变换后的每个频点上的信号能量累加，得到每个频点的信号能量；

S2、判断是否存在初始能量信号，若是则执行步骤S3，否则，计算所述初始能量信号，执行步骤S3；

S3、遍历所述能量信号的每一频点的信号能量，若当前频点的信号能量与下一时刻的频点的信号能量之差的绝对值小于预设收敛值，则判定当前频点的能量信号收敛，计算发电能量估计值，否则，判断下一时刻频点的能量信号，将无信号出现地方的频点的信号能量的平均值作为发电能量估计值；

S4、根据采集到的蓄电池的能量信号，获取蓄电池当前能量估计值；

S5、将蓄电池总能量Q与所述蓄电池当前能量估计值之差和所述发电能量估计值进行比较，确定充电模式；

若则采用所述发电单元与所述蓄电单元共同充电；

若则将所述发电单元多余电量存储至所述蓄电单元；

若且则采用所述发电单元进行涓流充电；

若且则采用所述发电单元进行恒流充电；

若且则采用所述发电单元进行恒压充电；

若且则采用所述发电单元进行浮充电；

所述初始能量信号e_th.0为所有信号能量的平均值乘以固定系数c，通过下式计算，

其中，N为采样点数，N_t为采样的次数，E_k为第k个频点的信号能量，通过下式计算，

其中，x_j.k为第k个频点上第j次快速傅立叶变换后的信号能量；

所述发电单元能量估计值，通过下式计算，

其中，d_i为第i个频点是否有信号的判定结果，

可选地，所述采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，包括：

建立所述发电单元的线性状态空间方程，所述线性状态空间方程包括参数状态传递方程和参数测量方程，所述参数包括电压和电流；

将参数状态传递函数和参数测量函数对每个采样时刻进行一阶泰勒展开，得到非线性系统的近似化模型；

确定所述发电单元的初始状态，根据所述初始状态，得到任意时刻的参数预测估计值，所述初始状态包括参数初始状态和估计误差方差矩阵初始状态；

根据任意时刻的参数预测估计值与上一时刻的参数测量值，计算所述任意时刻的电压预测估计值的误差值ΔV和电流预测估计值的误差值ΔI；

根据所述电压预测估计值的误差值ΔV与所述电流预测估计值的误差值ΔI，确定充电模式：

若ΔI→0且ΔV＞0，则所述发电单元进行涓流充电；

若ΔI＝0且ΔV＞0，则所述发电单元进行恒流充电；

若ΔI＜0且ΔV＝0，则所述发电单元进行恒压充电；

若ΔI→0且ΔV＝0，则所述发电单元进行浮充电；

所述线性状态空间方程，通过下式计算，

V_k+1＝f(V_k，u_k)

v_k＝g(V_k，u_k)

其中，V_k+1、V_k分别为k+1时刻的电压状态向量、k时刻的电压状态向量，v_k为k时刻的电压测量值，u_k为k时刻的所述发电单元的输入电压值，f(V_k，u_k)为所述发电单元的电压状态传递函数，g(V_k，u_k)为所述发电单元的电压测量函数。

由上述技术方案可知，本发明的基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法，所述装置包括：用于采用可再生能源对蓄电池进行供电的发电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能的蓄电单元，所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接汇总至转换单元，用于为蓄电池供电，DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，所述转换单元的的输出端与所述蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接，由此，实现对可再生能源的高效利用，同时能够对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。

附图说明：

图1为本发明第一实施例提供的基于可再生能源的蓄电池充电装置的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的两相Buck-Boost双向DC变换器的电路图；

图3为本发明第二实施例提供的基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法的流程示意图；

图4为本发明第二实施例提供的基于能量估计的充电方法流程示意图；

图5为本发明第二实施例提供的基于发电预测的充电方法流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明第一实施例提供的基于可再生能源的蓄电池充电装置的结构示意图，如图1所示，本实施例的基于可再生能源的蓄电池充电装置包括：发电单元11、蓄电单元12、DSP控制单元13、转换单元14；

所述发电单元11用于采用可再生能源对蓄电池进行供电；

所述蓄电单元12用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；

所述DSP控制单元13用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电；

所述转换单元14用于将所述发电单元的电能与所述蓄电单元的电能汇总后升压，为蓄电池供电；

其中，所述发电单元11的输出端、所述蓄电单元12的输出端共同连接至所述转换单元14的输入端，所述转换单元14的的输出端与蓄电池连接，所述DSP控制单元13与所述蓄电单元12连接；

进一步地，上述的基于可再生能源的蓄电池充电装置，还包括：用于将直流电转换为交流电的逆变单元15，如图1中所示，所述逆变单元15，包括：逆变器151、逆变器接入控制器152、第一整流器153；

其中，所述蓄电单元12的输出端与所述逆变器151连接，所述逆变器151通过逆变器接入控制器152与所述DSP控制单元13的输出端连接，所述逆变器151与所述第一整流器153连接，所述第一整流器153与所述发电单元11的输出端共同连接至所述转换单元14；

举例来说，所述逆变单元15的逆变器接入控制器152可采用多个单刀单掷开关用于控制所述逆变器151的接入，分别位于所述逆变器151的输入端与输出端；

进一步地，所述发电单元11，包括：风力发电机111、风机接入控制器112、光伏板113、光伏接入控制器114、第二整流器115、DC-DC变换器116；

所述风力发电机111和所述风机接入控制器112用于为所述发电单元提供风电；

所述光伏板113和所述光伏接入控制器114用于为所述发电单元提供光电；

所述第二整流器115用于将交流电转换为直流电；

所述DC-DC变换器116用于将所第二述整流器得到的直流电升压；

其中，所述风机发电机111通过风机接入控制器112与所述第二整流器115的输入端连接，所述光伏板113通过光伏接入控制器114与所述第二整流器115的输出端共同连接至所述DC-DC变换器116，所述DC-DC变换器116与所述逆变单元15共同连接至所述转换单元14；

应说明的是，所述风机接入控制器111与所述光伏接入控制器112采用并联方式连接，并在两个控制器的输出端接入开关以控制发电的选择；

进一步地，所述DSP控制单元13，包括：DSP控制器131、存储设备132和通信模块133；

所述存储设备132、所述通信模块133外接于所述DSP控制器，所述DSP控制器131的输入端与所述蓄电单元12连接，所述DSP控制器131的输出端与所述逆变单元15连接。

具体地，所述蓄电单元12采用飞轮转子121和飞轮转子控制器122存储所述发电单元11供给蓄电池后的多余电能，所述飞轮转子控制器122与所述DSP控制单元13的通信模块133连接进行信息传输；

进一步地，所述转换单元14，包括：n路DC-DC电路，每路所述DC-DC电路包括：一个两相Buck-Boost双向DC变换器和一个超级电容，每个所述超级电容串联开关管后与一个两相Buck-Boost双向DC变换器并联连接，所述n路DC-DC电路并联后连接所述蓄电池；

其中，所述n根据蓄电池的能量存储空间确定，所述超级电容采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的碳多孔电极之间充填电解质溶液。

具体地，每路所述两相Buck-Boost双向DC变换器，包括：4个场效应管，5个二极管，4个电容，1个互感器；

举例来说，具体连接关系如图2所示，图2示出了本发明第一实施例提供的两相Buck-Boost双向DC变换器的电路图，所述超级电容串联开关管后与两相Buck-Boost双向DC-DC变换器并联，在输出端接入蓄电池。

其中，第一场效应管MOSFET1分别与第一二极管D1、第一电容C1并联连接，第二场效应管MOSFET2分别与第二二极管D2、第二电容C2并联连接，所述第一场效应管MOSFET1与所述第二场效应管MOSFET2串联连接，第三场效应管MOSFET3与第三二极管D3并联连接，第四场效应管MOSFET4与第四二极管D4并联连接，所述第三场效应管MOSFET3与所述第四场效应管MOSFET4串联连接，所述互感器的一端X1与所述第三场效应管MOSFET3的源极连接，所述互感器的另一端X2与第三电容C3的一端连接，所述第三电容C3的另一端与所述第四场效应管MOSFET4的源极连接，所述第四电容C4的一端、所述第五二极管D5的一端均与所述第一场效应管MOSFET1的漏极连接，所述第四电容C4的另一端、所述第五二极管D5的另一端与所述第二场效应管MOSFET2的源极连接。

本实施例的基于可再生能源的蓄电池充电装置，包括：用于采用可再生能源对蓄电池进行供电的发电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能的蓄电单元，所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接汇总至转换单元，用于为蓄电池供电，DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，所述转换单元的输出端与所述蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接，由此，实现对可再生能源的高效利用，同时能够对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。

图3示出了本发明第二实施例提供的基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法的流程示意图，如图3所示，所述方法如下所述。

301、采集所述发电单元的状态参数。

本步骤中，所述发电单元的状态参数包括所述发电单元中的风机接入控制器的电压、电流等参数或光伏接入控制器的电压、电流等参数，也包括所述控制单元的前端的电压、电流等参数。

302、根据所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元是否处于故障状态，若是则执行步骤303，否则执行步骤304。

本步骤中，根据采集到的所述发电单元的状态参数，判断是否出现故障，若出现故障，此时无法进行能量准确的采集，执行步骤304，否则说明当前无任何异常状况，对当前发电单元与蓄电单元的电量进行估测，执行步骤303；

303、采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电。

304、采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电。

本实施例的基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，提高了基于可再生能源的蓄电池充电装置的充电效率，同时能够对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。

上述步骤303具体还包括：步骤401至步骤405，如图4所示，图4为本发明第二实施例提供的基于能量估计的充电方法流程示意图，所述方法如下所述。

401、对所述DSP控制单元采集的发电单元的能量信号进行快速傅立叶变换，将经过快速傅立叶变换后的每个频点上的信号能量累加，得到每个频点的信号能量。

本步骤中，对所述DSP控制单元采集的发电单元的能量信号进行快速傅立叶变换，举例来说，每一次采样输入的采样点数为N，一共连续进行N_t次采样，即一共进行了N_t次N点快速傅立叶变换，并将快速傅立叶变换后的每个频点的信号能量进行累加，假设第i次(i＝1，2，...，N_t)快速傅立叶变换的结果为X_i＝(x_i，1，x_i，2，...，x_i，N)，则对第k个频点上k＝(1，2，...，N)的信号能量进行累加得到每个频点的能量信号，所述能量信号通过下式计算，

其中，x_j.k为第k个频点上第j次快速傅立叶变换后的信号能量。

402、判断是否存在初始能量信号，若是则执行步骤403，否则，计算所述初始能量信号，执行步骤403。

本步骤中，首先判断是否存在初始能量信号，如果未发现上次迭代的先验信息，即不存在初始能量信号，则需要计算初始能量信号；

所述初始能量信号e_th.0为所有信号能量的平均值乘以固定系数c，通过下式计算，

其中，N为采样点数，N_t为采样的次数，E_k为第k个频点的信号能量，通过下式计算，

其中，x_j.k为第k个频点上第j次快速傅立叶变换后的信号能量；

本实施例中，计算得到所有信号能量的平均值然后乘以一个固定的系数c＝0.982，得到初始能量信号为

进而利用上述初始能量信号对每个E_k进行判断，进入迭代过程，根据上次迭代的先验信息，所述先验信息包括发电能量估计值或上次迭代的最终截止迭代时的发电能量信息。

403、遍历所述能量信号的每一频点的信号能量，若当前频点的信号能量与下一时刻的频点的信号能量之差的绝对值小于预设收敛值，则判定当前频点的能量信号收敛，计算发电能量估计值，否则，判断下一时刻频点的能量信号，将无信号出现地方的频点的信号能量的平均值作为发电能量估计值。

本步骤中，首先利用步骤402中获得的初始能量信号，对每一个E_k进行能量信号收敛性判断，即若当前频点的信号能量与相邻下一时刻频点的信号能量之差的绝对值小于预设收敛值，则判定当前频点的能量信号收敛，可以跳出迭代过程并输出判决结果，并计算发电能量估计值；

所述发电单元能量估计值，通过下式计算，

其中，d_i为第i个频点是否有信号的判定结果，

本实施例中，计算得到

若所述能量信号不收敛，则继续迭代更新能量判决信号，判断下一时刻的能量信号，将无信号出现地方的频点的信号能量的平均值作为发电能量估计值。

404、根据采集到的蓄电池的能量信号，获取蓄电池当前能量估计值。

本步骤中，根据上述步骤401至步骤403，结合采集到的蓄电池的能量信号，可以得到蓄电池当前能量估计值

405、将蓄电池总能量Q与所述充电电池当前能量估计值之差和所述发电能量估计值进行比较，确定充电模式。

本步骤中，假设蓄电池总能量Q＝57kWh，计算所述与所述的比较关系如下所述，根据不同的比较结果，采取不同的蓄电池充电模式；

若则采用所述发电单元与所述蓄电单元共同充电；

若则将所述发电单元多余电量存储至所述蓄电单元；

若且则采用所述发电单元进行涓流充电；

若且则采用所述发电单元进行恒流充电；

若且则采用所述发电单元进行恒压充电；

若且则采用所述发电单元进行浮充电；

本实施例根据上述计算结果，得到且因此采用所述发电单元进行恒流充电。

上述步骤304具体还包括：步骤501至步骤505，如图5所示，图5为本发明第二实施例提供的基于发电预测的充电方法流程示意图，所述方法如下所述。

501、建立所述发电单元的线性状态空间方程，所述线性状态空间方程包括参数状态传递方程和参数测量方程，所述参数包括电压和电流。

本步骤中，所述线性状态空间方程，通过下式计算，

V_k+1＝f(V_k，u_k)

v_k＝g(V_k，u_k)

其中，V_k+1、V_k为k+1、k时刻的电压状态向量，v_k为k时刻的电压测量值，u_k为k时刻的所述发电单元的输入电压值，f(V_k，u_k)为所述发电单元的电压状态传递函数，g(V_k，u_k)为所述发电单元的电压测量函数。

502、将参数状态传递函数和参数测量函数对每个采样时刻进行一阶泰勒展开，得到非线性系统的近似化模型。

本步骤中，对于每个采样时刻，将f(V_k，u_k)和g(V_k，u_k)作一阶泰勒展开，然后省略高阶项后得到：

应说明的是，上式成立的条件是满足f(V_k，u_k)和g(V_k，u_k)在各个采样点上都是可导的，令，

则综上所述，上述表达式V_k+1和v_k+1可表示为：

由于和都是V_k与无函数关系，因此可以把它们看作B_ku_k和D_ku_k，这样就得到了非线性近似线性化模型，将上述表达式V_k+1和v_k+1简化可得，

应说明的是，上述的V_k和v_k是电压状态向量和电压观测向量的真值，实际中无法知道它们的具体值，是要估计的对象，是k时刻的最优预测结果，其中是k+1时刻状态向量的先验预测，预测误差可知，是服从均值为零的正态分布，因此非线性系统的一步预测为

503、确定所述发电单元的初始状态，根据所述初始状态，得到任意时刻的参数预测估计值，所述初始状态包括参数初始状态和估计误差方差矩阵初始状态。

本步骤中，首先确定所述发电单元的初始状态，对于非线性离散系统，给定t₀时刻的电压初始值，即初始状态，通过下式计算，

根据上式，本实施例计算得到的t₀时刻的电压初始值为

计算t₀时刻的估计误差方方差矩阵的初始值，通过下式计算，

根据上式，本实施例计算得到的t₀时刻的估计误差方方差矩阵的初始值为P₀＝0.100；

进一步地，根据计算得到的上述初始值，通过下式计算得到任意时刻的电压预测估计值，其中下述中“-”表示先验，“+”表示后验，“^”表示估计；

首先根据状态预测方程，计算k时刻的状态预测值，通过下式计算，

将上次经过滤波后的结果带入上述状态预测方程，得到k时刻的状态预测值，进行状态时间更新；

然后根据预测误差方协方差矩阵方程计算k时刻的估计误差方方差矩阵的值，通过下式计算，

根据最优矩阵方程计算k时刻的最优矩阵方程的值，通过下式计算，

根据滤波方程计算k时刻的后验预估电压值，通过下式计算，

综上所述，将上述求得的带入电压测量方程g(V_k，u_k)，得到电压测量值利用实际输出v_k与计算出的输出之差，再乘以上述求得的最优矩阵的值K_k来修正预测值，得到k时刻的滤波值则是所述发电单元在k时刻状态电压V的最优预测估计值；

504、根据任意时刻的电压预测估计值与上一时刻的电压测量值，计算所述任意时刻的电压预测估计值的误差值ΔV和电流预测估计值的误差值ΔI。

本步骤中，根据步骤503中的公式计算得到k时刻的电压预测估计值的误差值ΔV和k时刻的电流预测估计值的误差值ΔI，通过下式计算，

通过上式计算得到k时刻的电压预测估计值的误差值ΔV＝1.795V，k时刻的电流预测估计值的误差值ΔI＝0.009A；

步骤505、根据所述电压预测估计值的误差值ΔV与所述电流预测估计值的误差值ΔI，确定充电模式。

本步骤中，根据ΔV和ΔI进行比较，确定充电模式，如下所述，

若ΔI→0且ΔV＞0，则所述发电单元进行涓流充电；

若ΔI＝0且ΔV＞0，则所述发电单元进行恒流充电；

若ΔI＜0且ΔV＝0，则所述发电单元进行恒压充电；

若ΔI→0且ΔV＝0，则所述发电单元进行浮充电；

本实施例根据上述计算结果，得到ΔI＝0且ΔV＞0，因此采用所述发电单元进行恒流充电。

综上所述，本实施例的基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，由此，实现对可再生能源的高效利用，同时能够对发电系统进行故障判断及充电方法的选择。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (2)

1.一种基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，采用基于可再生能源的蓄电池充电装置，包括：

发电单元，用于采用可再生能源对蓄电池进行供电；

蓄电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；

DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电；

转换单元，用于将所述发电单元的电能与所述蓄电单元的电能汇总后升压，为蓄电池供电；

所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接至所述转换单元的输入端，所述转换单元的的输出端与蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接；

其特征在于，根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电；

所述采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，包括以下步骤：

S1、对所述DSP控制单元采集的发电单元的能量信号进行快速傅立叶变换，将经过快速傅立叶变换后的每个频点上的信号能量累加，得到每个频点的信号能量；

S2、判断是否存在初始能量信号，若是则执行步骤S3，否则，计算所述初始能量信号，执行步骤S3；

S3、遍历所述能量信号的每一频点的信号能量，若当前频点的信号能量与下一时刻的频点的信号能量之差的绝对值小于预设收敛值，则判定当前频点的能量信号收敛，计算发电能量估计值，否则，判断下一时刻频点的能量信号，将无信号出现地方的频点的信号能量的平均值作为发电能量估计值；

S4、根据采集到的蓄电池的能量信号，获取蓄电池当前能量估计值；

S5、将蓄电池总能量Q与所述蓄电池当前能量估计值之差和所述发电能量估计值进行比较，确定充电模式；

若则采用所述发电单元与所述蓄电单元共同充电；

若则将所述发电单元多余电量存储至所述蓄电单元；

若且则采用所述发电单元进行涓流充电；

若且则采用所述发电单元进行恒流充电；

若且则采用所述发电单元进行恒压充电；

若且则采用所述发电单元进行浮充电；

所述初始能量信号e_th.0为所有信号能量的平均值乘以固定系数c，通过下式计算，

$e_{th.0}=c.\stackrel{\‾}{e}$

其中，N为采样点数，N_t为采样的次数，E_k为第k个频点的信号能量，通过下式计算，

$E_k=\underset{j=1}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{\left|x_{j.k}\right|}^2$

其中，x_j.k为第k个频点上第j次快速傅立叶变换后的信号能量；

所述发电单元能量估计值，通过下式计算，

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_w^2=\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(1-d_i)}\frac{1}{.N_t}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(1-d_k)\·E_k$

其中，d_i为第i个频点是否有信号的判定结果，

2.根据权利要求1所述的基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，其特征在于，所述采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，包括：

建立所述发电单元的线性状态空间方程，所述线性状态空间方程包括参数状态传递方程和参数测量方程，所述参数包括电压和电流；

将参数状态传递函数和参数测量函数对每个采样时刻进行一阶泰勒展开，得到非线性系统的近似化模型；

确定所述发电单元的初始状态，根据所述初始状态，得到任意时刻的参数预测估计值，所述初始状态包括参数初始状态和估计误差方差矩阵初始状态；

根据任意时刻的参数预测估计值与上一时刻的参数测量值，计算所述任意时刻的电压预测估计值的误差值ΔV和电流预测估计值的误差值ΔI；

根据所述电压预测估计值的误差值ΔV与所述电流预测估计值的误差值ΔI，确定充电模式：

若ΔI→0且ΔV＞0，则所述发电单元进行涓流充电；

若ΔI＝0且ΔV＞0，则所述发电单元进行恒流充电；

若ΔI＜0且ΔV＝0，则所述发电单元进行恒压充电；

若ΔI→0且ΔV＝0，则所述发电单元进行浮充电；

所述线性状态空间方程，通过下式计算，

V_k+1＝f(V_k，u_k)

v_k＝g(V_k，u_k)

其中，V_k+1、V_k分别为k+1时刻的电压状态向量、k时刻的电压状态向量，v_k为k时刻的电压测量值，u_k为k时刻的所述发电单元的输入电压值，f(V_k，u_k)为所述发电单元的电压状态传递函数，g(V_k，u_k)为所述发电单元的电压测量函数。