CN112234649A - 自适应的光伏供电系统及其控制方法、空调机组 - Google Patents

自适应的光伏供电系统及其控制方法、空调机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应的光伏供电系统及其控制方法、空调机组，其中，该系统包括：光伏电池板；直流母线；DC/DC变流器，一端与光伏电池板连接，另一端与直流母线连接，用于将光伏电池板的输出电压进行升压或降压后并入直流母线；开关组件，与DC/DC变流器并联设置，一端与光伏电池板连接，另一端与直流母线连接，用于控制光伏电池板的并网方式；其中，在开关组件断开时，光伏电池板通过DC/DC变流器并入直流母线；在开关组件闭合时，光伏电池板直接并入直流母线。本发明解决了现有技术中光伏空调系统中光伏电接入时DC/DC变流器始终运行，存在功率损耗、电池板配置数量有限的问题，提高光伏用电效率，改善系统散热效果。

Description

自适应的光伏供电系统及其控制方法、空调机组
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种自适应的光伏供电系统及其控制方法、空调机组。
背景技术
在现有光伏(储能)空调系统中，光伏电池电压经DC/DC变流器接入高压直流母线，该DC/DC变流器实现升压功能，将接入的光伏电池板输出电压升压至设定的直流母线电压。并且，当光伏发电时，DC/DC变流器始终运行，存在功率损耗，给系统散热带来压力。且DC/DC变流器只能实现升压功能，将接入的光伏电池板输出电压升压至设定的直流母线电压，为了维持母线电压稳定，要求接入的光伏电池板开路电压不能高于直流母线电压，接入的光伏电池板数量有限。
针对相关技术中光伏空调系统中光伏电接入时DC/DC变流器始终运行，存在功率损耗、电池板配置数量有限的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
发明内容
本发明提供了一种自适应的光伏供电系统及其控制方法、空调机组，以至少解决现有技术中光伏空调系统中光伏电接入时DC/DC变流器始终运行，存在功率损耗、电池板配置数量有限的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种光伏供电系统，包括：光伏电池板；直流母线；DC/DC变流器，一端与光伏电池板连接，另一端与直流母线连接，用于将光伏电池板的输出电压进行升压或降压后并入直流母线；开关组件，与DC/DC变流器并联设置，一端与光伏电池板连接，另一端与直流母线连接，用于控制光伏电池板的并网方式；其中，在开关组件断开时，光伏电池板通过DC/DC变流器并入直流母线；在开关组件闭合时，光伏电池板直接并入直流母线。
进一步地，还包括：储能系统，位于DC/DC变流器和直流母线之间，与直流母线并联设置，用于为直流母线供电或从直流母线储电。
进一步地，还包括：DC/AC变流器，一端与直流母线连接，另一端与交流电网连接，用于将直流母线的直流电转换为交流电后为交流电网供电。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种光伏供电系统控制方法，包括：检测储能系统的运行状态和光伏电池板的输出电压；根据储能系统的运行状态和光伏电池板的输出电压确定光伏电池板的并网形式；根据并网形式控制开关组件和DC/DC变流器的运行。
进一步地，根据储能系统的运行状态和光伏电池板的输出电压确定光伏电池板的并网形式，包括：在储能系统运行时，判断光伏电池板的输出电压是否大于第一预设电压值；其中，第一预设电压值为直流母线的电压值；如果是，则确定光伏电池板的并网形式为降压并网；否则，确定光伏电池板的并网形式为升压并网。
进一步地，根据并网形式控制开关组件和DC/DC变流器的运行，包括：在光伏电池板的并网形式为降压并网时，控制开关组件断开，并控制DC/DC变流器降压运行；在光伏电池板的并网形式为升压并网时，控制开关组件断开，并控制DC/DC变流器升压运行。
进一步地，根据储能系统的运行状态和光伏电池板的输出电压确定光伏电池板的并网形式，还包括：在储能系统不运行时，判断光伏电池板的输出电压是否大于第二预设电压值；其中，第二预设电压值为驱使DC/AC变流器运行的最小电压值；如果是，则确定光伏电池板的并网形式为直接并网；否则，确定光伏电池板的并网形式为升压并网。
进一步地，根据并网形式控制开关组件和DC/DC变流器的运行，包括：在光伏电池板的并网形式为直接并网时，控制开关组件闭合，光伏电池板直接接入直流母线；在光伏电池板的并网形式为升压并网时，控制开关组件断开，并控制DC/DC变流器升压运行。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种空调机组，包括上述的光伏供电系统，空调机组的压缩机采用直流母线供电。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的光伏供电系统控制方法。
在本发明中，提出一种实现工作模式自适应的光伏供电系统，DC/DC变流器可以根据光伏电池板输出电压实现升压、降压运行，以解决现有光伏空调系统中光伏发电时DC/DC变流器始终升压运行，存在功率损耗、电池板配置数量有限的问题。同时光伏电池板也可以直接接入直流母线，提高光伏用电效率，能够缓解光伏发电运行时系统的散热压力，改善系统散热效果。
附图说明
图1是根据本发明实施例的光伏供电系统的一种可选的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的光伏供电系统控制方法的一种可选的流程图；
图3是根据本发明实施例的储能系统运行时光供电系统的运行示意图；
图4是根据本发明实施例的储能系统不运行且DC/DC变流器也不运行时光供电系统的运行示意图；
图5是根据本发明实施例的储能系统不运行且DC/DC变流器运行时光供电系统的运行示意图；以及
图6是根据本发明实施例的光伏供电系统控制方法的另一种可选的流程图。
附图标记说明：
1、光伏电池板；2、直流母线；3、DC/DC变流器；4、开关组件；5、储能系统；6、DC/AC变流器；7、压缩机驱动；8、电机；9、交流电网。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
在本发明优选的实施例1中提供了一种光伏供电系统，具体来说，图1示出该系统的一种可选的结构示意图，如图1所示，该系统包括：
光伏电池板1；
直流母线2；
DC/DC变流器3，一端与光伏电池板1连接，另一端与直流母线2连接，用于将光伏电池板1的输出电压进行升压或降压后并入直流母线2；
开关组件4，与DC/DC变流器3并联设置，一端与光伏电池板1连接，另一端与直流母线2连接，用于控制光伏电池板1的并网方式；其中，在开关组件4断开时，光伏电池板1通过DC/DC变流器3并入直流母线2；在开关组件4闭合时，光伏电池板1直接并入直流母线2。
在上述实施方式中，提出一种实现工作模式自适应的光伏供电系统，DC/DC变流器可以根据光伏电池板输出电压实现升压、降压运行，以解决现有光伏空调系统中光伏发电时DC/DC变流器始终升压运行，存在功率损耗、电池板配置数量有限的问题。同时光伏电池板也可以直接接入直流母线，提高光伏用电效率，能够缓解光伏发电运行时系统的散热压力，改善系统散热效果。
开关组件4包括第一开关K1和第二开关K2，除此之外，本系统还包括电容C1，用于维持母线电压稳定。
除了上述装置，本系统还包括：储能系统5，位于DC/DC变流器3和直流母线2之间，与直流母线2并联设置，用于为直流母线2供电或从直流母线2储电。在本发明中，当储能接入系统运行时，直流母线2电压稳定，DC/DC变流器3运行，可以根据光伏电池板1输出电压实现升压、降压运行；当储能不运行时，且光伏电池板1输出电压大于设定值时，DC/DC变流器3不运行，光伏电直接接入母线，母线电压跟随光伏电池板1输出电压变化，提高光伏用电效率，改善系统散热效果；当储能不运行且光伏电池板1输出电压小于设定值时，DC/DC变流器3升压运行，维持直流母线2电压，实现逆变正常运行；在该系统中，DC/DC变流器3可以根据系统模式和相关参数自由切换工作状态，实现升压、降压或者不允许，同时电池板数量配置更灵活，市场应用更通用化。
如图1所示，本系统还包括DC/AC变流器6，一端与直流母线2连接，另一端与交流电网9连接，用于将直流母线2的直流电转换为交流电后为交流电网9供电。
同时，该光伏供电系统还可以直接与压缩机驱动7连接，驱动压缩机电机8运转，为空调供电。
实施例2
在本发明优选的实施例2中提供了一种光伏供电系统控制方法，应用于上述实施例1中的光伏供电系统。具体来说，图2示出该方法的一种可选的流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤S202-S206：
S202：检测储能系统的运行状态和光伏电池板的输出电压；
S204：根据储能系统的运行状态和光伏电池板的输出电压确定光伏电池板的并网形式；
S206：根据并网形式控制开关组件和DC/DC变流器的运行。
在上述实施方式中，提出一种实现工作模式自适应的光伏供电系统，DC/DC变流器可以根据光伏电池板输出电压实现升压、降压运行，以解决现有光伏空调系统中光伏发电时DC/DC变流器始终升压运行，存在功率损耗、电池板配置数量有限的问题。同时光伏电池板也可以直接接入直流母线，提高光伏用电效率，能够缓解光伏发电运行时系统的散热压力，改善系统散热效果。
如图1所示，该系统包括DC/DC部分、DC/AC部分、储能系统5、压缩机驱动7及电机8部分、开关组件K1/K2，光伏电池板1为工程中外接的系统部件。光伏发电可以通过DC/DC变流器3接入到直流母线2，也可以经可控开关K1/K2直接接入到直流母线2，省去DC/DC变流器3，光伏发电利用率更高，也无需考虑此部分的功率管散热；DC/DC变流器3可以升压运行，也可以降压运行。
具体工作过程如下：
储能系统5具有不同的工作状态，根据储能系统5的工作状态，光伏空调并网形式也不同。具体的，根据储能系统5的运行状态和光伏电池板1的输出电压确定光伏电池板1的并网形式，包括：在储能系统5运行时，判断光伏电池板1的输出电压是否大于第一预设电压值；其中，第一预设电压值为直流母线2的电压值；如果是，则确定光伏电池板1的并网形式为降压并网；否则，确定光伏电池板1的并网形式为升压并网。
其中，在光伏电池板1的并网形式为降压并网时，根据并网形式控制开关组件4和DC/DC变流器3的运行，包括：控制开关组件4断开，并控制DC/DC变流器3降压运行；在光伏电池板1的并网形式为升压并网时，控制开关组件4断开，并控制DC/DC变流器3升压运行。图3示出储能系统运行时光供电系统的运行示意图，如图3所示，储能系统5运行，开关组件4断开，DC/DC变流器3升压运行或降压运行，光伏发电可以并网，也可以供给压缩机使用。
此外，储能系统5还具有不运行的状态，在储能系统5不运行时，根据储能系统5的运行状态和光伏电池板1的输出电压确定光伏电池板1的并网形式包括：判断光伏电池板1的输出电压是否大于第二预设电压值；其中，第二预设电压值为驱使DC/AC变流器6运行的最小电压值；如果是，则确定光伏电池板1的并网形式为直接并网；否则，确定光伏电池板1的并网形式为升压并网。
其中，根据并网形式控制开关组件4和DC/DC变流器3的运行，包括：在光伏电池板1的并网形式为直接并网时，控制开关组件4闭合，光伏电池板1直接接入直流母线2；图4示出储能系统不运行且DC/DC变流器也不运行时光供电系统的运行示意图，如图4所示，DC/DC变流器3不运行，开关K1/K2闭合，光伏发电通过可控开关K1/K2直接接入直流母线2，提高光伏发电利用率，同时缓解系统的散热压力。
在光伏电池板1的并网形式为升压并网时，控制开关组件4断开，并控制DC/DC变流器3升压运行。图5示出储能系统不运行且DC/DC变流器运行时光供电系统的运行示意图，如图5所示，可控开关K1/K2断开，DC/DC变流器3升压运行，维持系统中逆变并网正常工作。此种情况下，光伏发电同样可以并网，也可以供给压缩机使用。
在本发明优选的实施例2中还提供了另一种光伏供电系统控制方法，具体来说，图6示出该方法的一种可选的流程图，如图6所示，该方法包括如下步骤S602-S618：
S602:开始；
S604:储能系统是否运行；如果运行，进入步骤S606，否则，进入步骤S612；
S606:判断光伏电压是否大于设定值U1；如果是，则进入步骤S608，否则，进入步骤S610；
S608:DC/DC升压运行；
S610:DC/DC降压运行；
S612:判断光伏电压是否大于设定值U2；如果是，则进入步骤S614，否则，进入步骤S616；
S614:DC/DC不运行；
S616:DC/DC升压运行；
S618:完成。
在上述过程中，光伏发电接入系统之前，先判断储能系统的状态：
(1)当储能系统5运行时，要求直流母线2电压稳定，再判断光伏输出电压是否超过设定值U1，此处的设定值U1通常为直流母线2电压，当光伏输出电压超过U1时，DC/DC变流器3降压运行，当光伏输出电压不超过U1时，DC/DC变流器3升压运行，具体系统结构示意图如图3所示，此种情况下，可控开关K1/K2断开，光伏发电可以并网，也可以供给压缩机使用；
(2)当储能系统5不运行时，判断光伏输出电压是否超过设定值U2，此处的设定值U2通常为使DC/AC正常运行的最低直流电压，当光伏输出电压超过U2时，DC/DC变流器3不运行，可控开关K1/K2闭合，光伏发电通过可控开关K1/K2直接接入直流母线2，提高光伏发电利用率，同时缓解系统的散热压力，具体系统结构示意图如图4所示；当光伏输出电压低于U2时，可控开关K1/K2断开，DC/DC变流器3升压运行，维持系统中逆变并网正常工作，具体系统结构示意图如图5所示。此种情况下，光伏发电同样可以并网，也可以供给压缩机使用。
实施例3
基于上述实施例1中提供的光伏供电系统，在本发明优选的实施例3中还提供了一种空调机组，该空调机组为光伏空调机组，包括上述的光伏供电系统，其中，空调机组的压缩机采用直流母线供电。
在上述实施方式中，提出一种实现工作模式自适应的光伏供电系统，DC/DC变流器可以根据光伏电池板输出电压实现升压、降压运行，以解决现有光伏空调系统中光伏发电时DC/DC变流器始终升压运行，存在功率损耗、电池板配置数量有限的问题。同时光伏电池板也可以直接接入直流母线，提高光伏用电效率，能够缓解光伏发电运行时系统的散热压力，改善系统散热效果。
实施例4
基于上述实施例2中提供的光伏供电系统控制方法，在本发明优选的实施例4中还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述的光伏供电系统控制方法。
在上述实施方式中，提出一种实现工作模式自适应的光伏供电系统，DC/DC变流器可以根据光伏电池板输出电压实现升压、降压运行，以解决现有光伏空调系统中光伏发电时DC/DC变流器始终升压运行，存在功率损耗、电池板配置数量有限的问题。同时光伏电池板也可以直接接入直流母线，提高光伏用电效率，能够缓解光伏发电运行时系统的散热压力，改善系统散热效果。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种光伏供电系统，其特征在于，包括：
光伏电池板(1)；
直流母线(2)；
DC/DC变流器(3)，一端与所述光伏电池板(1)连接，另一端与所述直流母线(2)连接，用于将所述光伏电池板(1)的输出电压进行升压或降压后并入所述直流母线(2)；
开关组件(4)，与所述DC/DC变流器(3)并联设置，一端与所述光伏电池板(1)连接，另一端与所述直流母线(2)连接，用于控制所述光伏电池板(1)的并网方式；其中，在所述开关组件(4)断开时，所述光伏电池板(1)通过所述DC/DC变流器(3)并入所述直流母线(2)；在所述开关组件(4)闭合时，所述光伏电池板(1)直接并入所述直流母线(2)。
2.根据权利要求1所述的光伏供电系统，其特征在于，还包括：
储能系统(5)，位于所述DC/DC变流器(3)和所述直流母线(2)之间，与所述直流母线(2)并联设置，用于为所述直流母线(2)供电或从所述直流母线(2)储电。
3.根据权利要求1所述的光伏供电系统，其特征在于，还包括：
DC/AC变流器(6)，一端与所述直流母线(2)连接，另一端与交流电网9连接，用于将所述直流母线(2)的直流电转换为交流电后为所述交流电网9供电。
4.一种光伏供电系统控制方法，其特征在于，包括：
检测储能系统的运行状态和光伏电池板的输出电压；
根据所述储能系统的运行状态和所述光伏电池板的输出电压确定所述光伏电池板的并网形式；
根据所述并网形式控制开关组件和DC/DC变流器的运行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述储能系统的运行状态和所述光伏电池板的输出电压确定所述光伏电池板的并网形式，包括：
在所述储能系统运行时，判断所述光伏电池板的输出电压是否大于第一预设电压值；其中，所述第一预设电压值为所述直流母线的电压值；
如果是，则确定所述光伏电池板的并网形式为降压并网；
否则，确定所述光伏电池板的并网形式为升压并网。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述并网形式控制开关组件和DC/DC变流器的运行，包括：
在所述光伏电池板的并网形式为降压并网时，控制所述开关组件断开，并控制所述DC/DC变流器降压运行；
在所述光伏电池板的并网形式为升压并网时，控制所述开关组件断开，并控制所述DC/DC变流器升压运行。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述储能系统的运行状态和所述光伏电池板的输出电压确定所述光伏电池板的并网形式，还包括：
在所述储能系统不运行时，判断所述光伏电池板的输出电压是否大于第二预设电压值；其中，所述第二预设电压值为驱使DC/AC变流器运行的最小电压值；
如果是，则确定所述光伏电池板的并网形式为直接并网；
否则，确定所述光伏电池板的并网形式为升压并网。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述并网形式控制开关组件和DC/DC变流器的运行，包括：
在所述光伏电池板的并网形式为直接并网时，控制所述开关组件闭合，所述光伏电池板直接接入所述直流母线；
在所述光伏电池板的并网形式为升压并网时，控制所述开关组件断开，并控制所述DC/DC变流器升压运行。
9.一种空调机组，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一项所述的光伏供电系统，所述空调机组的压缩机采用所述直流母线供电。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求4至8中任一项所述的光伏供电系统控制方法。
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