CN109980716B - 多相均流充电控制方法 - Google Patents

多相均流充电控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种多相均流充电控制方法，用于光伏充电，该多相均流充电控制方法包括步骤：控制器检测是否满足预设充电条件；在满足预设充电条件时，对蓄电池进行充电；当所述控制器通过两相以上充电电路对所述蓄电池进行充电时；检测控制器的总充电电流值I0，在总充电电流值I0大于均流值电流I1且任意两相充电电路间电流偏差大于固定偏移值△I时，对各相充电电路进行调节，以使每相充电电路的电流均小于或等于电流值I2并且任意两相充电电路的电流偏差小于或等于固定偏移值△I；本申请通过对各相充电电路进行调节，使得控制器的各相充电电路的电流值均分，防止某相充电电路的电流偏差较大而使该相充电电路的热量损耗过大。

Description

多相均流充电控制方法
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域，具体涉及光伏充电控制器的多相均流充电控制方法。
背景技术
光伏控制器是在光伏发电系统中，是对蓄电池进行充放电控制的一种设备。随着社会的进步与发展，光伏充电控制器的功率越来越大，逐步向独立电站系统发展，目前大功率光伏控制器多采用多相同步整流技术，具有高的转换效率，大幅提高太阳能系统的能量利用率。
但是现有的大功率光伏控制器使用的多相同步整流结构多采用被动均流，通过硬件的一致性在每相间均分，实际应用中由于制造工艺、PCB布线、器件分散性及运行老化，无法有效的做到电流均分，导致每相电流之间偏差较大，加大了电流偏大相的热量损耗，从而缩短了设备的整体运行寿命。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本申请的主要目的在于提供一种能够减小各相充电电路之间的电流偏差的多相均流充电控制方法。
为了实现上述目的，本申请具体采用以下技术方案：
本申请提供了一种多相均流充电控制方法，用于光伏充电，该多相均流充电控制方法包括步骤：
控制器检测是否满足预设充电条件。
在满足预设充电条件时，对蓄电池进行充电。
当所述控制器通过两相以上充电电路对所述蓄电池进行充电时。
检测控制器的总充电电流值I0，在总充电电流值I0大于均流值电流I1，且任意两相充电电路间电流偏差大于固定偏移值△I时，通过调节各相充电电路的占空比以调节各相充电电路的充电电流，以使每相充电电路的电流均小于或等于电流值I2并且任意两相充电电路的电流偏差小于或等于固定偏移值△I。
其中，I1＝控制器的额定电流值×（30%-80%），偏移值△I＝（5%-20%）CR， I2＝（1.01-1.05）CR, CR为相电流，并且CR＝控制器的额定电流值/相数。
优选地，所述预设充电条件包括：
所述控制器的输入电压大于所述蓄电池的电压且所述控制器与所述蓄电池均处于正常工作状态下。
优选地，所述对蓄电池进行充电包括：
检测蓄电池电压是否小于充电目标电压点。
在所述蓄电池电压小于所述充电目标电压点时，采用MPPT充电模式对所述蓄电池进行充电。
在所述蓄电池电压大于或等于所述充电目标电压点时，采用恒压充电模式对所述蓄电池进行充电。
优选地，所述采用MPPT充电模式对蓄电池进行充电包括：
检测光伏阵列的最大功率点。
通过所述最大功率点对所述蓄电池进行充电并实时跟踪所述最大功率点。
优选地，所述检测光伏阵列的最大功率点，具体为：
对控制器的各相充电电路进行全局扫描。
记录全局扫描过程中蓄电池的总充电电压和电流的最大乘积，将该最大乘积所对应的光伏阵列的输出功率作为光伏阵列的最大功率点。
其中，所述全局扫描包括：
控制器的各相充电电路分别输出一组PWMH及PWML信号，并且PWMH信号以40KHZ输出，PWML信号以4KHZ输出，同时PWMH信号的宽度由小增大，PWML信号输出固定范围的占空比D。
当检测到控制器的总充电电流大于电流值I3时，PWMH信号以40KHZ输出，PWML信号以40KHZ输出固定范围的占空比D。
当检测到每相充电电路的充电电流值均大于电流值I4时，PWML信号变为与PWMH信号互补模式，继续增加PWMH信号的占空比，直至PWML信号再次输出固定范围的占空比D，PWMH信号增加至与PWML信号互补模式。
其中，I3=（0.1%-10%）CR，I4为任何时刻电感电流大于零的有效电流值。
优选地，所述实时跟踪所述最大功率点，具体为：
实时扰动增减所记录的最大功率点对应的占空比，记录扰动增减后占空比对应的功率值，更新最大功率点对应的占空比。
优选地，所述通过所述最大功率点对所述蓄电池进行充电，具体为：
按所述最大功率点对应的占空比进行PWMH和PWML信号输出，以对蓄电池进行充电。
优选地，所述目标电压点为提升电压点或均衡电压点或浮充电压点。
优选地，在对蓄电池进行充电时：
当充电电流由小到大时，
在I0≤E2时，所述控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电；
在E2<I0≤E3时，所述控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电；
在En-1<I0≤En 时,所述控制器通过n-1相充电电路对蓄电池进行充电；
在En<I0时,所述控制器通过n相充电电路对蓄电池进行充电；
当充电电流由大到小时，
在I0≤E1时，所述控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电；
在E1<I0≤E2时，所述控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电；
在E2<I0≤E3，所述控制器通过三相充电电路对蓄电池进行充电；
在En-1<I0≤En时，所述控制器通过n相充电电路对蓄电池进行充电；
其中，I0为控制器的总充电电流值，En为控制器的n相充电电路的额定电流值之和×（5%-30%），n为自然数且n≥4。
优选地，所述对各相充电电路进行调节还包括：
在调节各相充电电路的占空比时，其调节范围在总占空比的0.1%-5%内。
优选地，所述对各相充电电路进行调节还包括：
当任一相充电电路的电流值大于电流值I2且小于或等于电流值I5时，以V1的速度减小该相充电电路的占空比；当任一相充电电路的电流值大于电流值I5且小于或等于电流值I6时，以V2速度减小该相充电电路的占空比；当任一相充电电路的电流值大于电流值I6时，停止对蓄电池进行充电。
其中， I5=（1.05-1.25）CR，1.25 CR<I6，并且I2<I5<I6，V1<V2。
优选地，还包括：当所述控制器的输入电压小于蓄电池电压或所述蓄电池超温或所述控制器输入过压或过流时，停止对蓄电池进行充电。
相比于有技术，本申请通过检测控制器的总充电电流值I0，在总充电电流值I0大于均流值电流I1且任意两相充电电路间电流偏差大于固定偏移值△I时，通过调节各相充电电路的占空比以调节各相充电电路的充电电流，以使每相充电电路的电流均小于或等于电流值I2并且任意两相充电电路的电流偏差小于或等于固定偏移值△I；使得控制器的各相充电电路的电流值均分，防止某相充电电路的电流偏差较大而使该相充电电路的热量损耗过大。
附图说明
图1为本申请实施例的多相均流充电控制方法流程图；
图2为本申请实施例的对蓄电池进行充电的具体方法流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在光伏充电中，一般将控制器的输入端与光伏阵列连接，将控制器的输出端与蓄电池连接，从而通过光伏阵列、控制器将太阳能转为电能对蓄电池进行充电。
本申请的实施例公开了一种用于光伏充电的多相均流充电控制方法，该方法包括：
步骤S11、控制器检测是否满足预设充电条件；
其中，预设充电条件包括：控制器的输入电压大于蓄电池的电压且控制器与蓄电池均处于正常工作状态，控制器与蓄电池均处于正常工作状态包括控制器的输入无过压、过流，蓄电池无过温等情况。
步骤S12、在满足预设充电条件时，对蓄电池进行充电。
其中，对蓄电池进行充电具体包括：
步骤S121、检测蓄电池电压是否小于充电目标电压点；该充电目标电压点可以为提升电压点或均衡电压点或浮充电压点。
步骤S122、在所述蓄电池电压小于充电目标电压点时，采用MPPT（(Maximum PowerPoint Tracking，最大功率点跟踪）充电模式对所述蓄电池进行充电。
步骤S123，在所述蓄电池电压大于或等于充电目标电压点时，采用恒压充电模式对所述蓄电池进行充电。
其中，采用MPPT充电模式对蓄电池进行充电包括：检测光伏阵列输出的最大功率点，通过该最大功率点对所述蓄电池进行充电并实时跟踪最大功率点。
其中，检测光伏阵列的最大功率点并通过该最大功率点对蓄电池进行充电具体为：控制器的各相充电电路分别输出一组PWMH及PWML信号，并且PWMH信号以40KHZ输出，PWML信号以4KHZ输出，同时PWMH信号的宽度由小增大，PWML信号输出固定范围的占空比。
当检测到控制器的总充电电流大于电流值I3时，PWMH信号以40KHZ输出，PWML信号以40KHZ输出固定范围的占空比D。
当检测到每相充电电路的充电电流值均大于电流值I4时，PWML信号由变为与PWMH信号互补模式，继续增加PWMH信号的占空比，直至PWML信号再次输出固定范围的占空比D，PWMH信号增加至与至PWML信号互补模式，以实现全局扫描。
其中，D=（1/40KHZ）×（0.1%-10%）
记录上述全局扫描过程中蓄电池的总充电电压和电流的最大乘积，最大乘积所对应的光伏阵列的输出功率作为光伏阵列的最大功率点。按该最大功率点对应的占空比进行PWMH信号和PWML信号输出，以对蓄电池进行充电。
其中，I3=（0.1%-10%）CR，I4为任何时刻电感电流大于零的有效电流值，在控制器的每相充电电路中，均设置有唯一一个电感L，流过该电感L的电流即称为电感电流。
其中，实时跟踪最大功率点，具体为：
实时扰动增减所记录的最大功率点对应的占空比，记录扰动增减后占空比对应的功率值，更新最大功率点对应的占空比。从而能够时实通过光伏阵列的最大功率点对蓄电池进行充电。
进一步地，在以MPPT充电模式对蓄电池充电时，在全局扫描过程中，所有相充电电路同时开启进行充电，在全局扫描完成后，根据充电电流的大小按以下控制方式开启相应相数的充电电路对蓄电池进行充电。
即：
在I0≤E2时，控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电；
在E2<I0≤E3时，控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电；
在En-1<I0≤En 时,控制器通过n-1相对蓄电池进行充电；
在En<I0时,控制器通过n相对蓄电池进行充电。
比如，在E3<I0≤E4时，控制器通过3相对蓄电池进行充电；在E4<I0≤E5时，控制器通过4相对蓄电池进行充电，在E5<I0时，控制器通过5相对蓄电池进行充电，以此类推。
同时记录下充电电流是由小到大还是由大到小，然后再根据以下控制方式开启对应相数的充电电路对蓄电池进行充电。
具体控制过程为：
当充电电流由小到大时：
在I0≤E2时，控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电。
在E2<I0≤E3时，控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电。
在En-1<I0≤En时,控制器通过n-1相对蓄电池进行充电。
在En<I0时,控制器通过n相对蓄电池进行充电。
比如，在E3<I0≤E4时，控制器通过3相对蓄电池进行充电；在E4<I0≤E5时，控制器通过4相对蓄电池进行充电，在E5<I0时，控制器通过5相对蓄电池进行充电，以此类推。
当充电电流由大到小时：
在I0≤E1时，控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电。
在E1<I0≤E2时，控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电。
在E2<I0≤E3，控制器通过三相充电电路对蓄电池进行充电。
在En-1<I0≤En时，控制器通过n相充电电路对蓄电池进行充电。
比如，在E3<I0≤E4时，控制器通过4相充电电路对蓄电池进行充电，在E4<I0≤E5时，控制器通过5相充电电路对蓄电池进行充电。
其中，I0为控制器的总充电电流值，En为控制器的n相充电电路的额定电流值之和×（5%-30%），n为自然数且n≥4。即E1为1相充电电路的额定电流值×（5%-30%）（每相充电电路的额定电流值等于控制器的额定电流值除以相数,），E2为2相充电电路的额定电流值之和×（5%-30%），E3为3相充电电路的额定电流值之和×（5%-30%），以此类推。
而如果蓄电池在一开始充电就进入了恒压充电时，则先不判断充电电流是从小到大还是从大到小，而是通过控制器的总充电电流值先判断开启几相充电电路并开启相应相数的充电电路对蓄电池进行充电。比如，刚开始充电时，当I0≤E2时，则开启一相充电电路对蓄电池进行充电，当E2<I0≤E3时，则开启两相充电电路对蓄电池进行充电，当En-1<I0≤En时,则开启n-1相充电电路对蓄电池进行充电，当En<I0时,则开启n相充电电路对蓄电池进行充电，n为自然数且 n≥4。
然后进入充电状态之后，再判断充电电流是由小到大还是由大到小，然后再根据以下方法来控制：
当充电电流由小到大时：
在I0≤E2时，所述控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电；
在E2<I0≤E3时，所述控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电；
在En-1<I0≤En 时,所述控制器通过n-1相充电电路对蓄电池进行充电；
在En<I0时,所述控制器通过n相充电电路对蓄电池进行充电；
当充电电流由大到小时，
在I0≤E1时，所述控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电；
在E1<I0≤E2时，所述控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电；
在E2<I0≤E3，所述控制器通过三相充电电路对蓄电池进行充电；
在En-1<I0≤En时，所述控制器通过n相充电电路对蓄电池进行充电。
其中，I0为控制器的总充电电流值，En为控制器的n相充电电路的额定电流值之和×（5%-30%），n为自然数且n≥4。即E1为1相充电电路的额定电流值×（5%-30%）（每相充电电路的额定电流值等于控制器的额定电流值除以相数,），E2为2相充电电路的额定电流值之和×（5%-30%），E3为3相充电电路的额定电流值之和×（5%-30%），以此类推。
步骤S13、当控制器通过两相以上充电电路对蓄电池进行充电时。
检测控制器的总充电电流值I0，在总充电电流值I0大于均流值电流I1且任意两相充电电路间电流偏差大于固定偏移值△I时，通过调节各相充电电路的占空比以对各相充电电路进行调节，以使每相充电电路的电流均小于或等于电流值I2并且任意两相充电电路的电流偏差小于或等于固定偏移值△I。
其中，I1＝控制器的额定电流值×（30%-80%），偏移值△I＝（5%-20%）CR， I2＝（1.01-1.05）CR, CR为相电流，并且CR＝控制器的额定电流值/相数。
本申请中，各电参数只给出了一个范围值，具体参数值需根据实际需要来设定。如均流值电流I1的电流值范围在控制器的额定电流值×30%~控制器的额定电流值×80%之间。
具体地，在调节各相充电电路的占空比进而调节电流时，其调节范围在总占空比的0.1%-5%内。因为，如果调节的过大，可能会使某相充电电路的电流过大，而其他相的充电电路的电流过小，而使该电流过大的充电电路发热、短路。
在本实施例中，当任一相充电电路的电流值大于电流值I2且小于或等于电流值I5时，以V1的速度减小该相充电电路的占空比；当任一相充电电路的电流值大于电流值I5且小于或等于电流值I6时，以V2速度减小该相充电电路的占空比；当任一相充电电路的电流值大于电流值I6时，停止对蓄电池充电。即在任一相充电电路的电流值大于电流值I2且小于或等于电流值I5时，以正常速度减小该相充电电路的占空比即可，而当任一相充电电路的电流值大于电流值I5且小于或等于电流值I6时，则需快速减小该相充电电路的占空比，当任一相充电电路的电流值大于电流值I6时，就要停止对蓄电池充电。防止某相充电电路的电流过大而发热，甚至发生短路。
其中，I5=（1.05-1.25）CR，1.25 CR<I6，并且I2<I5<I6，V1<V2。本实施例不对V1和V2进行具体值的限定，只限定V1<V2，因为对于电流的调节速度可以根据实际需要进行设定。
在本实施例中，在控制器的输入电压小于蓄电池电压或所述蓄电池超温或所述控制器输入过压或过流时，停止对蓄电池进行充电，防止充电异常引起设备的损坏。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多相均流充电控制方法，用于光伏充电，其特征在于，包括步骤：
控制器检测是否满足预设充电条件；
在满足预设充电条件时，对蓄电池进行充电；
在对蓄电池进行充电时：
当充电电流由小到大时，
在I0≤E2时，所述控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电；
在E2<I0≤E3时，所述控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电；
在En-1<I0≤En 时,所述控制器通过n-1充电电路相对蓄电池进行充电；
在En<I0时,所述控制器通过n相充电电路对蓄电池进行充电；
当充电电流由大到小时，
在I0≤E1时，所述控制器通过一相充电电路对蓄电池进行充电；
在E1<I0≤E2时，所述控制器通过两相充电电路对蓄电池进行充电；
在E2<I0≤E3，所述控制器通过三相充电电路对蓄电池进行充电；
在En-1<I0≤En时，所述控制器通过n相充电电路对蓄电池进行充电；
其中，I0为控制器的总充电电流值，En为控制器的n相充电电路的额定电流值之和×（5%-30%），n为自然数且n≥4；
当所述控制器通过两相以上充电电路对所述蓄电池进行充电时：
检测控制器的总充电电流值I0，在总充电电流值I0大于均流值电流I1，且任意两相充电电路间电流偏差大于固定偏移值△I时，通过调节各相充电电路的占空比以调节各相充电电路的充电电流，以使每相充电电路的电流均小于或等于电流值I2并且任意两相充电电路的电流偏差小于或等于固定偏移值△I；
其中，I1＝控制器的额定电流值×（30%-80%），偏移值△I＝（5%-20%）CR，I2＝（1.01-1.05）CR, CR为相电流，并且CR＝控制器的额定电流值/相数；
对各相充电电路进行调节还包括：
当任一相充电电路的电流值大于电流值I2且小于或等于电流值I5时，以V1的速度减小该相充电电路的占空比；当任一相充电电路的电流值大于电流值I5且小于或等于电流值I6时，以V2速度减小该相充电电路的占空比；当任一相充电电路的电流值大于电流值I6时，停止对蓄电池进行充电；
其中，I5=（1.05-1.25）CR，1.25 CR<I6，并且I2<I5<I6，V1<V2。
2.根据权利要求1所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，所述预设充电条件包括：
所述控制器的输入电压大于所述蓄电池的电压且所述控制器与所述蓄电池均处于正常工作状态下。
3.根据权利要求1所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，所述对蓄电池进行充电包括：
检测蓄电池电压是否小于充电目标电压点；
在所述蓄电池电压小于所述充电目标电压点时，采用MPPT充电模式对所述蓄电池进行充电；
在所述蓄电池电压大于或等于所述充电目标电压点时，采用恒压充电模式对所述蓄电池进行充电。
4.根据权利要求3所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，所述采用MPPT充电模式对蓄电池进行充电包括：
检测光伏阵列的最大功率点；
通过所述最大功率点对所述蓄电池进行充电并实时跟踪所述最大功率点。
5.根据权利要求4所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，所述检测光伏阵列的最大功率点，具体为：
对控制器的各相充电电路进行全局扫描；
记录全局扫描过程中蓄电池的总充电电压和电流的最大乘积，将该最大乘积所对应的光伏阵列的输出功率作为光伏阵列的最大功率点；
其中，所述全局扫描包括：
控制器的各相充电电路分别输出一组PWMH及PWML信号，并且PWMH信号以40KHZ输出，PWML信号以4KHZ输出，同时PWMH信号的宽度由小增大，PWML信号输出固定范围的占空比D；
当检测到控制器的总充电电流大于电流值I3时，PWMH信号以40KHZ输出，PWML信号以40KHZ输出固定范围的占空比D；
当检测到每相充电电路的充电电流值均大于电流值I4时，PWML信号变为与PWMH信号互补模式，继续增加PWMH信号的占空比，直至PWML信号再次输出固定范围的占空比D，PWMH信号增加至与PWML信号互补模式；
其中，I3=（0.1%-10%）CR，I4为任何时刻电感电流大于零的有效电流值。
6.根据权利要求5所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，所述实时跟踪所述最大功率点，具体为：
实时扰动增减所记录的最大功率点对应的占空比，记录扰动增减后占空比对应的功率值，更新最大功率点对应的占空比。
7.根据权利要求6所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，所述通过所述最大功率点对所述蓄电池进行充电，具体为：
按所述最大功率点对应的占空比进行PWMH和PWML信号输出，以对蓄电池进行充电。
8.根据权利要求3所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，所述目标电压点为提升电压点或均衡电压点或浮充电压点。
9.根据权利要求1所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，所述对各相充电电路进行调节还包括：
在调节各相充电电路的占空比时，其调节范围在总占空比的0.1%-5%内。
10.根据权利要求1所述的多相均流充电控制方法，其特征在于，还包括：
当所述控制器的输入电压小于蓄电池电压或所述蓄电池超温或所述控制器输入过压或过流时，停止对蓄电池进行充电。
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