CN110460105B - 光伏空调系统的启动方法、控制器和光伏空调系统 - Google Patents

光伏空调系统的启动方法、控制器和光伏空调系统 Download PDF

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Abstract

本公开公开了一种光伏空调系统的启动方法、控制器和光伏空调系统，涉及光伏发电领域。该方法包括：在满足第一条件和第二条件中的至少一项时，允许双向变流器运行，其中，第一条件为光伏设备满足发电条件，第二条件为空调设备的内机接收到开机指令；检测到双向变流器处于运行状态时，允许与光伏设备连接的直流‑直流变换器运行；其中，光伏设备通过直流‑直流变换器、直流母线与双向变流器连接，空调设备通过直流母线与双向变流器连接。本公开实现光伏设备的相关参数作用于空调设备的开启，同时空调设备的相关参数作用于光伏设备的运行，提高了系统稳定性。

Description

光伏空调系统的启动方法、控制器和光伏空调系统
技术领域
本公开涉及光伏发电领域，尤其涉及一种光伏空调系统的启动方法、控制器和光伏空调系统。
背景技术
太阳能作为可再生能源，是当今主要的新能源之一，并广泛使用。但光伏发电属于一种非常不稳定的能源，环境气候以及连接负载都会对其发电功率产生一定的影响。
常见光伏空调，均为先由市电给空调供电，当光伏设备可以发电后，光伏设备输出的直流电通过逆变器逆变后再给空调供电，属于供给交流负载使用。但由于光伏发电的不确定性且空调和逆变器间并无可直接对接的交流手段，导致光伏设备只是作为一个发电源，无法有效参与到空调系统的实际启动及运行当中。当空调系统启动时，会瞬间需要较大能量，若此时光伏设备发电功率小于空调使用功率将会导致发电能量瞬间被空调使用，严重危害逆变器及光伏组件的使用寿命，另外，由于光伏设备输出的直流电多了逆变器逆变再驱动空调运行，浪费光伏发电能量。同时空调运行状态也无法作为光伏发电启动甚至运行的参考依据，若空调并未准备好，光伏发电启动瞬间会对空调负载产生较大的冲击，严重时会导致元件及装置损坏。
发明内容
本公开要解决的一个技术问题是，提供一种光伏空调系统的启动方法、控制器和光伏空调系统，能够提高系统的稳定性。
根据本公开一方面，提出一种光伏空调系统的启动方法，包括：在满足第一条件和第二条件中的至少一项时，允许双向变流器运行，其中，第一条件为光伏设备满足发电条件，第二条件为空调设备的内机接收到开机指令；双向变流器处于运行状态时，允许与光伏设备连接的直流-直流变换器运行；其中，光伏设备通过直流-直流变换器、直流母线与双向变流器连接，空调设备通过直流母线与双向变流器连接。
在一些实施例中，在空调设备的外机处于待机状态时，根据光伏设备的电性参数确定光伏设备是否满足发电条件；若光伏设备满足发电条件，则允许双向变流器运行；若光伏设备不满足发电条件，则判断空调设备的内机是否到接收开机指令；若内机接收到开机指令，则允许双向变流器运行。
在一些实施例中，若双向变流器处于运行状态，则判断内机是否处于开机状态；若内机处于开机状态，则允许外机运行。
在一些实施例中，若允许双向变流器运行，则向双向变流器发送第一控制信号，以启动双向变流器；若允许直流-直流变换器运行，则向直流-直流变换器发送第二控制信号，以启动直流-直流变换器。
在一些实施例中，根据光伏设备的电性参数确定光伏设备是否满足发电条件包括：若光伏设备的输出电压大于电压阈值，且光伏设备的绝缘阻抗大于阻抗阈值，则确定光伏设备满足发电条件，否则，确定光伏设备不满足发电条件。
根据本公开的另一方面，还提出一种控制器，包括：双向变流器控制单元，被配置为在满足第一条件和第二条件中的至少一项时，允许双向变流器运行，其中，第一条件为光伏设备满足发电条件，第二条件为空调设备的内机接收到开机指令；直流-直流变换器控制单元，被配置为在双向变流器处于运行状态时，允许与光伏设备连接的直流-直流变换器运行；其中，光伏设备通过直流-直流变换器、直流母线与双向变流器连接，空调设备通过直流母线与双向变流器连接。
在一些实施例中，光伏设备满足发电条件为光伏设备的输出电压大于电压阈值，且光伏设备的绝缘阻抗大于阻抗阈值。
根据本公开的另一方面，还提出一种控制器，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的光伏空调系统的启动方法。
根据本公开的另一方面，还提出一种光伏空调系统，包括：上述的控制器；光伏设备，被配置为通过直流-直流变换器将输出的直流电转换为能够在直流母线上传输的直流电，并将电性参数发送至控制器；空调设备的外机，被配置为从直流母线上接收电能，并将自身状态发送至控制器；以及空调设备的内机，被配置为从直流母线上接收电能或通过双向变流器从交流电源接收电能，并将自身状态发送至控制器；其中，双向变流器与直流母线连接。
根据本公开的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的光伏空调系统的启动方法。
本公开实施例，在满足光伏设备满足发电条件以及空调设备的内机接收到开机指令中的至少一项时，允许双向变流器运行，双向变流器处于运行状态时，允许与光伏设备连接的直流-直流变换器运行，从而实现光伏设备的相关参数作用于空调设备的开启，同时空调设备的相关参数作用于光伏设备的运行，提高了系统稳定性。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为本公开光伏空调系统的启动方法的一些实施例的流程示意图。
图2为本公开光伏空调系统的一些实施例的结构示意图。
图3为本公开光伏空调系统的启动方法的另一些实施例的流程示意图。
图4为本公开光伏空调系统的启动方法的另一些实施例的流程示意图。
图5为本公开控制器的一些实施例的结构示意图。
图6为本公开控制器的另一些实施例的结构示意图。
图7为本公开控制器的另一些实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开光伏空调系统的启动方法的一些实施例的流程示意图。该实施例由控制器执行。
在步骤110，在满足第一条件和第二条件中的至少一项时，允许双向变流器运行，其中，第一条件为光伏设备满足发电条件，第二条件为空调设备的内机接收到开机指令。双向变流器启动后，空调设备才能够运行。
双向变流器为能够实现将直流电转换为交流电，也能够实现将交流电转换为直流电的设备。如图2所示，该光伏空调系统包括控制器210，以及光伏设备220、直流-直流变换器230、空调设备的外机240、空调设备的内机250、双向变流器260和直流母线270。
直流侧包括光伏设备220和直流-直流变换器230以及其他辅助电路及结构。光伏设备220通过直流-直流变换器230将输出的直流电转换为能够在直流母线270上传输的直流电，并将电性参数发送至控制器210。电性参数包括输出端的开路电压和绝缘阻抗。
光伏设备220可以为单路光伏组串也可以为多路光伏组串。直流-直流变换器230可以为单独DC/DC电路，也可为相应具有串联或并联功能的电路。DC/DC电路可以为BUCK、BOOST、反激、正激、半桥、全桥等具有直流转直流功能的拓扑或相应拓扑电路的变形，常用BOOST或其衍生拓扑。直流母线能够的电压可为固定的直流电压也可为一定范围的直流电压。
空调设备的外机240从直流母线270上接收电能，并将自身状态发送至控制器210。空调设备的外机240与空调设备的内机250、及控制器210间均有通讯连接，通信方式可为一种或多种，如CAN或RS485等。空调设备的内机250从直流母线270上接收电能或通过双向变流器260从交流电源280接收电能，并将自身状态发送至控制器210。双向变流器260与直流母线270连接。
交流侧包括交流电源、双向变流器260以及其他辅助电路及结构，可以作为一种源、一种单独设备，也可以作为多种源或多种设备的串并联组合。交流电源能够输出特定电压等级及电压频率的交流电，既可以为单相电源也可以为多相电源，交流电源可以为相应发电设备、供电设备或能量存储设备。
双向变流器260可将直流母线的能量转化为交流能量，或可将交流能量转化为直流母线的能量，双向变流器260可为一路DC/AC电路，也可为多路具有DC/AC功能的电路串联或并联之后的电路。双向变流器260电路可谓H桥、H5、H6等具有DC/AC功能的电路极其他衍生拓扑。
在步骤120，双向变流器处于运行状态时，允许与光伏设备连接的直流-直流变换器运行。直流-直流变换器运行后，光伏设备才能够向空调设备提供电能。
在该实施例中，在满足光伏设备满足发电条件以及空调设备的内机接收到开机指令中的至少一项时，允许双向变流器运行，双向变流器处于运行状态时，允许与光伏设备连接的直流-直流变换器运行，从而实现光伏设备的相关参数作用于空调设备的开启，同时空调设备的相关参数作用于光伏设备的运行，提高了系统稳定性。
在一些实施例中，在满足第一条件和第二条件中的至少一项时，允许双向变流器运行，如图3所示，在步骤310，光伏空调系统接入市电后，空调设备的外机进入待机状态，此时，空调设备的外机处于不允许运行状态、双向变换器处于不允许运行状态，并且空调设备的内机处于未开机状态。
在步骤320，根据光伏设备的电性参数确定该光伏设备是否满足发电条件，若是，则执行步骤330，否则，执行步骤340。电性参数包括输出电压和绝缘阻抗。
在一些实施例中，若光伏设备的输出电压大于电压阈值，且光伏设备的绝缘阻抗大于阻抗阈值，则确定光伏设备满足发电条件，否则，确定光伏设备不满足发电条件。例如，光伏设备的开路电压大于等于120V，且绝缘阻抗检测正常时，光伏设备满足发电条件，其中，绝缘阻抗检测是检测光伏设备输出端的正极、负极与大地之间的绝缘程度是否合格。
在步骤330，允许双向变流器运行。光伏设备通过直流-直流变换器、直流母线与双向变流器连接。
在步骤340，判断空调设备的内机是否接收到开机指令，若是，则执行步骤330，否则，执行步骤350。
在步骤350，不允许该双向变流器运行。空调设备通过直流母线与双向变流器连接。
图4为本公开光伏空调系统的启动方法的另一些实施例的流程示意图。
在步骤410，空调设备的外机处于待机状态，设置空调设备的外机允许运行标志位、双向变流器允许运行标志位、空调设备的内机开机标志位均为0。
在步骤420，判断光伏设备是否满足发电条件，若是，则执行步骤430，否则，执行步骤460。
在步骤430，直流-直流变换器满足启动条件。即直流-直流变换器的启动条件设置为1。
在步骤431，双向变流器允许运行。即双向变流器允许运行标志位设置为1。此时，控制器可以向双向变流器发送第一控制信号，以启动该双向变流器。
在步骤440，判断双向变流器是否处于运行状态，若是，则执行步骤450、490，否则，执行步骤410。
由于直流空调设备需要从直流母线上获取电能，因此，若空调设备需要运行，则双向变流器必须处于运行状态。因此，光伏设备的相关参数间接作用于空调设备。
在步骤450，判断直流-直流变换器是否满足启动条件，若是，则执行步骤451，否则，执行步骤410。即判断直流-直流变换器的启动条件是否为1。
在步骤451，直流-直流变换器处于运行状态。即控制器向直流-直流变换器发送第二控制信号，以启动直流-直流变换器。
在与直流空调设备连接的双向变流器处于运行状态时，才允许与光伏设备连接的直流-直流变换器运行，也就是说空调设备的相关参数作用于光伏设备的启动。
在步骤460，不允许直流-直流变换器运行。即直流-直流变换器的启动条件设置为0。
在步骤470，判断空调设备的内机是否接收到开机指令，若是，则执行步骤480，否则，执行步骤410。
在步骤480，空调设备的内机处于开机状态，即空调设备的内机的开机标志位为1。后续，执行步骤431。
在步骤490，判断空调设备的内机是否处于开机状态，即判断空调设备的内机的开机标志位是否为1，若是，则执行步骤4100，否则，执行步骤410。
在步骤4100，允许空调设备的外机运行。即空调设备的外机允许运行标志位设置为1。空调内机和外机运行以后，若用户关闭内机，则后续继续执行步骤470。
在该实施例中，通过将光伏设备相关参数与空调设备相关参数互相关联、相互作用，提高了系统的稳定性和可靠性，延长了系统的使用寿命。
图5为本公开控制器的一些实施例的结构示意图。该控制器包括双向变流器控制单元510和直流-直流变换器控制单元520。
双向变流器控制单元510被配置为在满足第一条件和第二条件中的至少一项时，允许双向变流器运行，其中，第一条件为光伏设备满足发电条件，第二条件为空调设备的内机接收到开机指令。
例如，在空调设备的外机处于待机状态时，根据光伏设备的电性参数确定所述光伏设备是否满足发电条件；若所述光伏设备满足发电条件，则允许所述双向变流器运行；若所述光伏设备不满足发电条件，则判断空调设备的内机是否接收到开机指令；若所述内机接收到开机指令，则允许所述双向变流器运行。
若允许所述双向变流器运行，则控制器向所述双向变流器发送第一控制信号，以启动所述双向变流器。
直流-直流变换器控制单元520被配置为在双向变流器处于运行状态时，允许与光伏设备连接的直流-直流变换器运行。
其中，光伏设备通过直流-直流变换器、直流母线与双向变流器连接，空调设备通过直流母线与双向变流器连接。
在该实施例中，光伏设备满足发电条件或空调设备的内机接收到开机指令时，允许双向变流器开启，双向变流器开启后，允许与光伏设备连接的直流-直流变换器开启，从而实现光伏设备的相关参数作用于空调设备的开启，同时空调设备的相关参数作用于光伏设备的运行，提高了系统稳定性。
图6为本公开控制器的另一些实施例的结构示意图。该控制器包括存储器610和处理器620。其中：存储器610可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图1、3、4所对应实施例中的指令。处理器620耦接至存储器610，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器620用于执行存储器中存储的指令。
在一些实施例中，还可以如图7所示，该控制器700包括存储器710和处理器720。处理器720通过BUS总线730耦合至存储器710。该控制器700还可以通过存储接口740连接至外部存储装置750以便调用外部数据，还可以通过网络接口760连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。
在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，提高了系统的稳定性。
在另一些实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图1、3、4所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种光伏空调系统的启动方法，包括：
在满足第一条件和第二条件中的至少一项时，允许双向变流器运行，其中，所述第一条件为光伏设备满足发电条件，所述第二条件为空调设备的内机接收到开机指令；
所述光伏设备满足发电条件，且所述双向变流器处于运行状态时，允许空调设备以及与所述光伏设备连接的直流-直流变换器运行，所述直流-直流变换器运行后，允许所述光伏设备向所述空调设备提供电能；
其中，所述光伏设备通过直流-直流变换器、直流母线与所述双向变流器连接，所述空调设备通过所述直流母线与所述双向变流器连接。
2.根据权利要求1所述的启动方法，其中，
在空调设备的外机处于待机状态时，根据光伏设备的电性参数确定所述光伏设备是否满足发电条件；
若所述光伏设备满足发电条件，则允许所述双向变流器运行；
若所述光伏设备不满足发电条件，则判断空调设备的内机是否接收到开机指令；
若所述内机接收到开机指令，则允许所述双向变流器运行。
3.根据权利要求2所述的启动方法，还包括：
若所述空调设备的内机接收到开机指令，且所述双向变流器处于运行状态，则判断所述内机是否处于开机状态；
若所述内机处于开机状态，则允许所述外机运行。
4.根据权利要求1-3任一所述的启动方法，还包括：
若允许所述双向变流器运行，则向所述双向变流器发送第一控制信号，以启动所述双向变流器；
若允许所述直流-直流变换器运行，则向所述直流-直流变换器发送第二控制信号，以启动所述直流-直流变换器。
5.根据权利要求2所述的启动方法，其中，根据光伏设备的电性参数确定所述光伏设备是否满足发电条件包括：
若所述光伏设备的输出电压大于电压阈值，且所述光伏设备的绝缘阻抗大于阻抗阈值，则确定所述光伏设备满足发电条件，否则，确定所述光伏设备不满足发电条件。
6.一种控制器，包括：
双向变流器控制单元，被配置为在满足第一条件和第二条件中的至少一项时，允许双向变流器运行，其中，所述第一条件为光伏设备满足发电条件，所述第二条件为空调设备的内机接收到开机指令；
直流-直流变换器控制单元，被配置为在所述光伏设备满足发电条件，且所述双向变流器处于运行状态时，允许空调设备以及与所述光伏设备连接的直流-直流变换器运行，所述直流-直流变换器运行后，允许所述光伏设备向所述空调设备提供电能；
其中，所述光伏设备通过直流-直流变换器、直流母线与所述双向变流器连接，所述空调设备通过所述直流母线与所述双向变流器连接。
7.根据权利要求6所述的控制器，其中，
所述光伏设备满足发电条件为所述光伏设备的输出电压大于电压阈值，且所述光伏设备的绝缘阻抗大于阻抗阈值。
8.一种控制器，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至5任一项所述的光伏空调系统的启动方法。
9.一种光伏空调系统，包括：
权利要求6-8任一所述的控制器；
光伏设备，被配置为通过直流-直流变换器将输出的直流电转换为能够在直流母线上传输的直流电，并将电性参数发送至所述控制器；
空调设备的外机，被配置为从所述直流母线上接收电能，并将自身状态发送至所述控制器；以及
空调设备的内机，被配置为从所述直流母线上接收电能或通过双向变流器从交流电源接收电能，并将自身状态发送至所述控制器；
其中，所述双向变流器与所述直流母线连接。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的光伏空调系统的启动方法。
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