CN114552948A - 一种基于磁集成的光伏设备及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于磁集成的光伏设备及工作方法，该光伏设备包括功率转换电路，用于对电压进行升压、降压或交直流转换；磁集成磁芯结构，所述磁集成磁芯结构包括中柱和磁柱；所述磁柱与所述功率转换电路电连接；所述中柱与所述磁柱电连接，不同的所述功率转换电路之间通过所述中柱形成磁场回路，保证减小磁芯结构的体积，增大能量利用率。

Description

一种基于磁集成的光伏设备及工作方法
技术领域
本发明涉及光伏设备技术领域，具体而言，涉及一种基于磁集成的光伏设备及工作方法。
背景技术
在光伏发电、电动汽车和航空航天等领域中，电感器、变压器等磁性体是不可缺少的零部件，也是影响设备体积、重量、能量转换效率的重要因素之一。在光伏-电池联合供电系统中，电池的引入提高了系统能量的利用率，同时也导致系统更加复杂，在现有的技术方案中，对于电感或功率变压器，通常采用独立的磁芯绕制方案，磁芯体积体积较大，进而导致转换效率不高。
发明内容
本发明解决的问题是如何减小光伏系统中磁芯结构的体积。
为解决上述问题，本发明提供一种基于磁集成的光伏设备，包括：
功率转换电路，用于对电压进行升压、降压或交直流转换，所述功率转换电路包括第一DC/DC电路，第二DC/DC电路和DC/AC逆变电路，所述第一DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定来自光伏板的直流电压，所述第二DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定电池输入/输出的直流电压，所述DC/AC逆变电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于将直流电转换为输入电网的交流电；磁集成磁芯结构，所述磁集成磁芯结构包括中柱和磁柱，所述中柱位于所述磁集成磁芯结构的中心处，所述磁集成磁芯结构还包括上轭和下轭，所述中柱和所述磁柱的一端通过所述上轭连接，所述中柱和所述磁柱的另一端通过所述下轭连接；所述磁柱与所述功率转换电路电连接；所述中柱与所述磁柱电连接，不同的所述功率转换电路之间通过所述中柱形成磁场回路。
可选地，所述磁柱包括第一柱体、第二柱体、第三柱体、第四柱体、第五柱体和第六柱体，所述第一柱体、所述第二柱体和所述第三柱体位于所述中柱的一侧，所述第四柱体、所述第五柱体和所述第六柱体位于所述中柱的另一侧。
可选地，所述第一DC/DC电路与所述第一柱体和所述第二柱体电连接；所述第二DC/DC电路与所述第三柱体和所述第四柱体电连接；所述DC/AC逆变电路与所述第五柱体和所述第六柱体电连接。
可选地，所述DC/AC逆变电路为全桥拓扑结构，用于与所述电网电连接，所述DC/AC逆变电路包括第一功率电感、第二功率电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第一功率电感分别与所述第二开关管和所述第四开关管电连接，所述第二功率电感分别与所述第一开关管和所述第三开关管电连接，当所述第一开关管和所述第四开关管导通时，所述第二开关管和所述第三开关管截止，所述第一功率电感和所述第二功率电感充电蓄能。
可选地，所述第一DC/DC电路为2路BOOST拓扑结构，用于增加功率密度、稳定电压，所述第一DC/DC电路用于与最大功率点跟踪太阳能控制器和所述光伏板电连接，所述第一DC/DC电路包括第三功率电感、第四功率电感、第一二极管、第二二极管、第五开关管和第六开关管，所述第三功率电感、所述第一二极管和所述第五开关管电连接，所述第四功率电感、所述第二二极管和所述第六开关管电连接。
可选地，所述第二DC/DC电路为全桥LLC拓扑结构，用于与所述电池电连接，所述第二DC/DC电路包括功率变压器、谐振电感、谐振电容、四个高压侧开关管和四个低压侧开关管，四个所述高压侧开关管、所述谐振电感、所述谐振电容与所述功率变压器的原边绕组电连接，四个所述低压侧开关管与所述功率变压器的副边绕组电连接。
相对于现有技术，本发明将磁柱与功率转换电路电连接，使磁柱与中柱共同形成回路，不同的功率转换电路通过中柱电连接，形成所有功率转换电路之间共有的磁场回路，保证通过共有的磁场回路满足不同的工作场景，功率转换单路与磁集成磁芯结构相互配合，可以有效减小磁芯结构的体积，增加功率密度。
另一方面，本发明还提供一种光伏设备工作方法，应用于上述的基于磁集成的光伏设备，所述光伏设备方法包括：
判断光伏板的发电功率是否超过预设发电功率，获得第一判断结果；在所述第一判断结果的基础上判断电池的电量是否超过预设电量，获得第二判断结果；在所述第二判断结果的基础上判断当前时间点是否处于预设的时间段，获得第三判断结果；基于所述第三判断结果确定所述光伏设备的工作策略。
由此，通过三个步骤的判断，可以根据光伏设备当前所处的环境一步步确定光伏设备的工作策略。
可选地，所述基于所述第三判断结果确定所述光伏设备的工作策略包括：
基于所述第三判断结果确定所述光伏设备中的能量走向。
由此，确定光伏设备的能量走向，以获得合适的工作模式。
附图说明
图1为本发明实施例的基于磁集成的光伏设备的立体图；
图2为本发明实施例的基于磁集成的光伏设备的左视图；
图3为本发明实施例的第一DC/DC电路的部分电路图；
图4为本发明实施例的第一DC/DC电路的部分电路图；
图5为本发明实施例的第二DC/DC电路的电路图；
图6为本发明实施例的DC/AC逆变电路的电路图；
图7为本发明实施例的磁集成的光伏设备的系统框图；
图8为本发明实施例的光伏设备工作方法的流程示意图。
附图标记说明：
1-上轭；2-中柱；3-第一柱体；4-第二柱体；5-第三柱体；6-第四柱体；7-第五柱体；8-第六柱体；9-下轭。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
本发明的实施例的附图中设置有坐标系XYZ，其中X轴的正向代表前方，X轴的反向代表后方，Y轴的正向代表右方，Y轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。
本发明的实施例中所提到的“内”与“外”，指的是相对于一柱体结构，靠近柱体的中心为内侧，远离柱体的中心为外侧。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
在本发明提供的光伏设备中，包括其中工作模式，分别为：
工作模式1：在白天阳光不足，电池的电量充足时，处于峰谷电的峰电时间段，此时光伏板的电和电池的电可以输送至电网中，此时光伏板的能量通过第一功率转换电路流向直流母线，电池的能量通过第二功率转换电路流向直流母线，直流母线的能量通过逆变电路流向电网；此工作模式下能量方程为：第一功率转换电路功率+第二功率转换电路功率=逆变电路功率；由此可见此工作模式下，逆变电路满功率运行，第一功率转换电路和第二功率转换电路没有满功率运行。
工作模式2：在白天阳光充足，光伏板的电足够给电池充电时光伏板可以将剩余的电输送至电网中，此时光伏板的能量通过第一功率转换电路流向直流母线，直流母线的能量通过第二功率转换电路流向电池，直流母线的能量通过逆变电路流向电网；此工作模式下能量方程为：第一功率转换电路功率=逆变电路功率+第二功率转换电路功率；由此可见此工作模式下，第一功率转换电路满功率运行，逆变电路和第二功率转换电路没有满功率运行。
工作模式3：在白天阳光不足，光伏板的电不够给电池充电时，需要电网向电池充电，此时光伏板的能量通过第一功率转换电路流向直流母线，直流母线的能量通过第二功率转换电路流向电池，电网的能量通过逆变电路流向直流母线；此工作模式下能量方程为：第一功率转换电路功率+逆变电路功率=第二功率转换电路功率；由此可见此工作模式下，第二功率转换电路满功率运行，第一功率转换电路和逆变电路没有满功率运行。
工作模式4：在白天阳光充足，电池电充满后，可将光伏板的电输送至电网，此时光伏板的能量通过第一功率转换电路流向直流母线，直流母线的能量通过逆变电路流向电网；此工作模式下能量方程为：第一功率转换电路功率=逆变电路功率；由此可见此工作模式下，逆变电路和第一功率转换电路满功率运行，第二功率转换电路没有运行。
工作模式5：在白天阳光充足，光伏板的电全部给电池充电时，光伏板的能量通过第一功率转换电路流向直流母线，直流母线的能量通过第二功率转换电路流向电池；此工作模式下能量方程为：第一功率转换电路功率=第二功率转换电路功率；由此可见此工作模式下，第二功率转换电路和第一功率转换电路满功率运行，逆变电路没有运行。
工作模式6：在白天阳光不足，针对峰谷电削峰填谷的场景，电池也可以将电输送至电网，此时电池的能量通过第二功率转换电路流向直流母线，直流母线的能量通过逆变电路流向电网；此工作模式下能量方程为：逆变电路功率=第二功率转换电路功率；由此可见此工作模式下，第二功率转换电路和逆变电路满功率运行，第一功率转换电路没有运行。
工作模式7：在夜间没太阳光，针对峰谷电削峰填谷的场景，将电网的电储存至电池中，此时电网的能量通过逆变电路流向直流母线，直流母线的能量通过第二功率转换电路流向电池；此工作模式下能量方程为：逆变电路功率=第二功率转换电路功率；由此可见此工作模式下，第二功率转换电路和逆变电路满功率运行，第一功率转换电路没有运行。
通过分析以上7种工作模式，可以看出，第一功率转换电路满功率的工作模式有工作模式2、工作模式4和工作模式5；第二功率转换电路满功率的工作模式有工作模式3、工作模式5、工作模式6和工作模式7；逆变电路满功率的工作模式有工作模式1、工作模式4、工作模式6和工作模式7。对于光伏设备来说，三种功率转换电路不存在共同满功率运行的情况。故可以将三种电路的电感或变压器以磁集成的方式集成为一个电感或变压器，使磁芯结构的体积缩小，增加功率密度。
根据安培环路定理：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
推导出：
Figure 188076DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，H是磁场强度，Le是磁芯的平均磁路长度，N是线圈的匝数，I是流过线圈的电流。
根据功率公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，
推导出：
Figure 636375DEST_PATH_IMAGE004
，
其中，P是功率，U是电压，I是流过线圈的电流。
由上述公式可知，功率P越大，在其变压器或电感的磁芯中产生的磁场强度H就越大，就需要更大体积的磁芯。
本方法提供的磁芯结构可以在功率不变的前提下，通过磁集成的方法，有效缩小磁芯体积。
如图1所示，本发明实施例提供的一种基于磁集成的光伏设备包括：
功率转换电路，用于对电压进行升压、降压或交直流转换，所述功率转换电路包括第一DC/DC电路，第二DC/DC电路和DC/AC逆变电路，所述第一DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定来自光伏板的直流电压，所述第二DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定电池输入/输出的直流电压，所述DC/AC逆变电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于将直流电转换为输入电网的交流电；
磁集成磁芯结构，所述磁集成磁芯结构包括中柱2和磁柱，所述中柱2位于所述磁集成磁芯结构的中心处，所述磁集成磁芯结构还包括上轭1和下轭9，所述中柱2和所述磁柱的一端通过所述上轭1连接，所述中柱2和所述磁柱的另一端通过所述下轭9连接；
所述磁柱与所述功率转换电路电连接；
所述中柱2与所述磁柱电连接，不同的所述功率转换电路之间通过所述中柱2形成磁场回路。
在一实施例中，光伏设备包括功率转换电路和磁集成磁芯结构，在光伏设备中，由光伏板进行发电，将电储存到电池或输出至其他电路中，由于光伏板在光伏发电过程中，晶体受到的光照变化不稳定，发出的电强弱变化也随之上下起伏，此时就必须通过功率转换电路帮助稳定电压/或进行交直流转换，以满足电路的需要。
在一实施例中，功率转换电路可分为三种功率转换电路，分别于三个外部设备连接，独立完成升压、降压、交直流转换的工作，通过多个功率转换电路独立工作，可以满足光伏设备不同场景的使用需求。
光伏设备还包括磁集成磁芯结构，将功率转换电路与磁集成磁芯结构电连接，增加光伏设备的能量利用率。在光伏设备的使用场景中，不存在同时满足所有功率转换电路满功率工作的情况，故可以将三个功率转换电路的电感/变压器同时绕制在一个磁集成磁芯上，以减小磁芯体积，增加功率密度，提高了磁芯的利用率。
磁芯结构除磁柱外，还包括中柱2，在本发明所要保护的磁集成技术方案中，不同的磁柱通过共用的中柱2形成磁场回路，保证实现对不同功率转换电路的磁集成。
可选地，如图3-图6所示，所述功率转换电路包括第一DC/DC电路，第二DC/DC电路和DC/AC逆变电路，所述第一DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定来自光伏板的直流电压，所述第二DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定电池输入/输出的直流电压，所述DC/AC逆变电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于将直流电转换为输入电网的交流电。
在一实施例中，第一DC/DC电路为MPPT侧DC/DC电路；第二DC/DC电路为电池（BAT）侧DC/DC电路；DC/AC逆变电路为接入电网的DC/AC逆变电路。
MPPT，表示最大功率点跟踪太阳能控制器，能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统以最大功率输出对蓄电池充电，在光伏系统中，用于协调光伏板、电池以及负载的工作。
DC/DC变换器（DC-DC converter）是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。
MPPT侧DC/DC电路用于稳定来自光伏板的电压，以对电池/电网进行输电。
电池侧DC/DC电路用于改变电池的输出电压，使能量流向电网。
DC/AC逆变电路用于将直流母线中的直流电转换为交流电，使能量流向电网。
如图7所示，在另一实施例中，光伏板可搭载于车顶，与第一DC/DC电路电连接；第二DC/DC电路用于将电网中的电通过充电枪出传输至电池中；DC/AC电路用于将车载电池中的电流向电网，或用于改变来自电网的电压，以向电池车载充电。
可选地，如图1和图2所示，所述磁集成磁芯结构还包括上轭1和下轭9，所述中柱2和所述磁柱的一端通过所述上轭1连接，所述中柱2和所述磁柱的另一端通过所述下轭9连接。
在一实施例中，上轭1和下轭9的形状相同，上轭1和下轭9在XOY平面的横截面面积大于磁柱、中柱2在XOY平面的横截面面积之和；中柱2与下轭9的上表面、上轭1的下表面垂直连接，中柱2垂直于XOZ表面，在磁集成磁芯结构的左视图和右视图中，中柱2位于中心处，与上轭1和下轭9形成“工”字形结构。磁柱与上轭1和下轭9垂直连接，对称分布于中柱2的前后两侧，用于与功率转换电路电连接。通过磁柱、中柱2、上轭1和下轭9相互配合，形成磁场回路，减小磁芯结构的体积，保证光伏设备的生产效率。
可选地，上轭1、下轭9、中柱2、磁柱的形状可以为长方体、圆柱体或其他规则多面体。
可选地，所述磁柱包括第一柱体3、第二柱体4、第三柱体5、第四柱体6、第五柱体7和第六柱体8，所述第一柱体3、所述第二柱体4和所述第三柱体5位于所述中柱2的一侧，所述第四柱体6、所述第五柱体7和所述第六柱体8位于所述中柱2的另一侧。
可选地，所述第一DC/DC电路与所述第一柱体3和所述第二柱体4电连接；所述第二DC/DC电路与所述第三柱体5和所述第四柱体6电连接；所述DC/AC逆变电路与所述第五柱体7和所述第六柱体8电连接。
在一实施例中，MPPT侧DC/DC电路的电感或变压器的线圈绕在第一柱体3和第二柱体4上；电池（BAT）侧DC/DC电路的电感或变压器的线圈绕在第三柱体5、第四柱体6上；DC/AC逆变电路的电感或变压器的线圈绕在第五柱体7、第六柱体8上，六个柱体通过共用上轭1、下轭9和中柱2形成磁场回路。
约定MPPT侧DC/DC电路电流产生的磁场强度为H_mppt；电池（BAT）侧DC/DC电路电流产生的磁场强度为H_bat；DC/AC逆变电路电流产生的磁场强度为H_inv；额定功率下产生的磁场强度为H_rate。
在工作模式1中，MPPT侧DC/DC电路的磁力线从第一柱体3、第二柱体4的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第一柱体3、第二柱体4的北极；电池（BAT）侧DC/DC电路的磁力线从第三柱体5、第四柱体6的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第三柱体5、第四柱体6的北极；DC/AC逆变电路的磁力线从第五柱体7、第六柱体8的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第五柱体7、第六柱体8的北极。磁场强度关系式为H_mppt+H_bat=H_inv=H_rate，上轭1、中柱2、下轭9流过的磁场强度为2*H_rate。
在工作模式2中，MPPT侧DC/DC电路的磁力线从第一柱体3、第二柱体4的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第一柱体3、第二柱体4的北极；电池（BAT）侧DC/DC电路的磁力线从第三柱体5、第四柱体6的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第三柱体5、第四柱体6的北极；DC/AC逆变电路的磁力线从第五柱体7、第六柱体8的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第五柱体7、第六柱体8的北极。磁场强度关系式为H_inv+H_bat=H_mppt=H_rate，上轭1、中柱2、下轭9流过的磁场强度为2*H_rate。
在工作模式3中，MPPT侧DC/DC电路的磁力线从第一柱体3、第二柱体4的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第一柱体3、第二柱体4的北极；电池（BAT）侧DC/DC电路的磁力线从第三柱体5、第四柱体6的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第三柱体5、第四柱体6的北极；DC/AC逆变电路的磁力线从第五柱体7、第六柱体8的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第五柱体7、第六柱体8的北极。磁场强度关系式为H_mppt+H_inv=H_bat=H_rate，上轭1、中柱2、下轭9流过的磁场强度为2*H_rate。
在工作模式4中，MPPT侧DC/DC电路的磁力线从第一柱体3、第二柱体4的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第一柱体3、第二柱体4的北极；DC/AC逆变电路的磁力线从第五柱体7、第六柱体8的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第五柱体7、第六柱体8的北极。磁场强度关系式为H_mppt=H_inv=H_rate，上轭1、中柱2、下轭9流过的磁场强度为2*H_rate。
在工作模式5中，MPPT侧DC/DC电路的磁力线从第一柱体3、第二柱体4的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第一柱体3、第二柱体4的北极；电池（BAT）侧DC/DC电路的磁力线从第三柱体5、第四柱体6的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第三柱体5、第四柱体6的北极。磁场强度关系式为H_mppt=H_bat=H_rate，上轭1、中柱2、下轭9流过的磁场强度为2*H_rate。
在工作模式6中，电池（BAT）侧DC/DC电路的磁力线从第三柱体5、第四柱体6的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第三柱体5、第四柱体6的北极；DC/AC逆变电路的磁力线从第五柱体7、第六柱体8的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第五柱体7、第六柱体8的北极。磁场强度关系式为H_bat=H_inv=H_rate，上轭1、中柱2、下轭9流过的磁场强度为2*H_rate。
在工作模式7中，电池（BAT）侧DC/DC电路的磁力线从第三柱体5、第四柱体6的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第三柱体5、第四柱体6的北极；DC/AC逆变电路的磁力线从第五柱体7、第六柱体8的南极流出，流过上轭1、中柱2、下轭9，回到第五柱体7、第六柱体8的北极。磁场强度关系式为H_bat=H_inv=H_rate，上轭1、中柱2、下轭9流过的磁场强度为2*H_rate。
可选地，如图6所示，所述DC/AC逆变电路为全桥拓扑结构，用于与所述电网电连接，所述DC/AC逆变电路包括第一功率电感、第二功率电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第一功率电感分别与所述第二开关管和所述第四开关管电连接，所述第二功率电感分别与所述第一开关管和所述第三开关管电连接，当所述第一开关管和所述第四开关管导通时，所述第二开关管和所述第三开关管截止，所述第一功率电感和所述第二功率电感充电蓄能。
在一实施例中，开关管为IGBT管或MOSFET管。
逆变电路具有功率电感L1、L2和四个开关管。DC/AC逆变电路的运行过程为：在开始时刻，开关管S1和S4处于ON的时间段内，功率电感L1和L2充电蓄能，电流流过功率电感L1和L2以及开关管S1和S4，功率电感L1和L2的线圈上电流变大，功率电感L1和L1的磁芯里的磁力线变多（磁能变强），此时间内开关管S2、S3处于截止状态；
开关管S1和S4处于OFF的时间段内，功率电感L1和L2放电放能，电流流过功率电感L1和L2以及开关管S2和S3，功率电感L1和L2的线圈上电流变小，功率电感L1和L2的磁芯里的磁力线变少（磁能变弱），此时间内开关管S2和S3处于导通状态。
可选地，如图3和图4所示，所述第一DC/DC电路为2路BOOST拓扑结构，用于增加功率密度、稳定电压，所述第一DC/DC电路用于与最大功率点跟踪太阳能控制器和所述光伏板电连接，所述第一DC/DC电路包括第三功率电感、第四功率电感、第一二极管、第二二极管、第五开关管和第六开关管，所述第三功率电感、所述第一二极管和所述第五开关管电连接，所述第四功率电感、所述第二二极管和所述第六开关管电连接。
第一DC/DC电路由两个功率电感L3、L4、两个开关管和两个二极管组成；第一DC/DC电路的运行过程为：在开关管S5、S6处于ON的时间段内，功率电感L3和L4充电蓄能，电流流过L3、L4和开关管，功率电感L3和L4的线圈上电流变大，L3和L4的磁芯里的磁力线变多（磁能变强），此时间内二极管D1、D2处于截止状态；开关管S5、S6处于OFF的时间段内，功率电感L3和L4放电放能，电流流过L3和L4和二极管D1、D2，L3和L4的线圈上电流变小，L3和L4的磁芯里的磁力线变少（磁能变弱），此时间内二极管D1、D2处于导通状态。
可选地，如图5所示，所述第二DC/DC电路为全桥LLC拓扑结构，用于与所述电池电连接，所述第二DC/DC电路包括功率变压器、谐振电感、谐振电容、四个高压侧开关管和四个低压侧开关管，四个所述高压侧开关管、所述谐振电感、所述谐振电容与所述功率变压器的原边绕组电连接，四个所述低压侧开关管与所述功率变压器的副边绕组电连接。
第二DC/DC电路具有功率变压器T1、谐振电感L5、谐振电容Cr1、四个高压侧开关管和四个低压侧开关管。第二DC/DC电路的运行过程为：开关管S7、S10、S12、S13处于ON的时间段内，电流流过谐振电容Cr1、功率变压器T1原边绕组、谐振电感L5、开关管S7、S10，然后从功率变压器T1副边绕组流出，流过开关管S12、S13，谐振电感L5和功率变压器T1的线圈上电流变大，谐振电感L5和功率变压器T1的磁芯里的磁力线变多（磁能变强），此时间内开关管S8、S9、S11、S14处于截止状态；
开关管S8、S9、S11、S14处于ON的时间段内，电流流过谐振电感L5、功率变压器T1原边绕组、谐振电容Cr1、开关管S8、S9，然后从功率变压器T1副边绕组流出流过开关管S11、S14，谐振电感L5和功率变压器T1的线圈上电流变大，谐振电感L5和功率变压器T1的磁芯里的磁力线变多（磁能变强），此时间内开关管S7、S10、S12、S13处于截止状态。
如图8所示，本发明另一实施例提供一种光伏设备工作方法，包括：
步骤S100，判断光伏板的发电功率是否超过预设发电功率，获得第一判断结果。
步骤S200，在所述第一判断结果的基础上判断电池的电量是否超过预设电量，获得第二判断结果。
步骤S300，在所述第二判断结果的基础上判断当前时间点是否处于预设的时间段，获得第三判断结果。
步骤S400，基于所述第三判断结果确定所述光伏设备的工作策略。
可选地，步骤S400包括：
基于所述第三判断结果确定所述光伏设备中的能量走向。
可选地，当发电功率超过预设发电功率且电池电量超过预设电量时，能量由光伏板传输至直流母线，再流向电网；
当发电功率超过预设发电功率且电池电量未超过预设电量时，判断当前发电功率是否超过电池的充电功率，若超过电池的充电功率，则能量由光伏板传输至直流母线，然后分别流向电网和电池；若未超过电池的充电功率，则能量由光伏板传输至直流母线，然后流向电池；
当发电功率未超过预设的发电功率且电池电量超过预设电量时，能量由电池传输至电网；
当发电功率未超过预设的发电功率且电池电量未超过预设电量时，能量由电网传输至电池。
在一实施例中，先判断光伏板的发电功率是否超过预设发电功率，若发电功率超过了预设发电功率，则表示此时阳光充足，初步筛选为上述工作模式的第2、4、5种情况；若发电功率未超过预设的发电功率，则表示此时阳光不足初步筛选为上述工作模式的第1、3、6、7种情况。可通过判断电池电量从而进一步获得准确的工作模式。
在一实施例中，若光伏板的发电功率超过预设的发电功率，且电池电量小于预设电量，则当前模式可切换为工作模式2或工作模式5。
在一实施例中，若光伏板的发电功率超过预设的发电功率，且电池电量大于预设电量，则当前模式切换为工作模式4。
在一实施例中，若光伏板的发电功率未超过预设的发电功率，且电池电量小于预设电量，则当前模式可切换为工作模式3或工作模式7。进一步地，判断当前时间是否为白天，若当前为白天，则将工作模式切换为工作模式3；若当前时间为黑夜，则将工作模式切换为工作模式7。
在一实施例中，若光伏板的发电功率未超过预设的发电功率，且电池电量大于预设电量，则当前模式可切换为工作模式1或工作模式6。进一步地，判断当前时间是否为白天，若当前为白天，则将工作模式切换为工作模式1；若当前时间为黑夜，则将工作模式切换为工作模式6。
本发明又一实施例提供的一种计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的光伏设备工作方法。
现将描述可以作为本发明的服务器或客户端的电子设备，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
电子设备包括计算单元，其可以根据存储在只读存储器（ROM）中的计算机程序或者从存储单元加载到随机访问存储器（RAM）中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可存储设备操作所需的各种程序和数据。计算单元、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出（I/O）接口也连接至总线。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。在本申请中，所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于磁集成的光伏设备，其特征在于，包括：
功率转换电路，用于对电压进行升压、降压或交直流转换，所述功率转换电路包括第一DC/DC电路，第二DC/DC电路和DC/AC逆变电路，所述第一DC/DC电路与磁柱通过线圈电连接，用于稳定来自光伏板的直流电压，所述第二DC/DC电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于稳定电池输入/输出的直流电压，所述DC/AC逆变电路与所述磁柱通过线圈电连接，用于将直流电转换为输入电网的交流电；
磁集成磁芯结构，所述磁集成磁芯结构包括中柱（2）和所述磁柱，所述中柱（2）位于所述磁集成磁芯结构的中心处，所述磁集成磁芯结构还包括上轭（1）和下轭（9），所述中柱（2）和所述磁柱的一端通过所述上轭（1）连接，所述中柱（2）和所述磁柱的另一端通过所述下轭（9）连接；
所述磁柱与所述功率转换电路电连接；
所述中柱（2）与所述磁柱电连接，不同的所述功率转换电路之间通过所述中柱（2）形成磁场回路。
2.根据权利要求1所述的基于磁集成的光伏设备，其特征在于，所述磁柱包括第一柱体（3）、第二柱体（4）、第三柱体（5）、第四柱体（6）、第五柱体（7）和第六柱体（8），所述第一柱体（3）、所述第二柱体（4）和所述第三柱体（5）位于所述中柱（2）的一侧，所述第四柱体（6）、所述第五柱体（7）和所述第六柱体（8）位于所述中柱（2）的另一侧。
3.根据权利要求2所述的基于磁集成的光伏设备，其特征在于，所述第一DC/DC电路与所述第一柱体（3）和所述第二柱体（4）电连接；
所述第二DC/DC电路与所述第三柱体（5）和所述第四柱体（6）电连接；
所述DC/AC逆变电路与所述第五柱体（7）和所述第六柱体（8）电连接。
4.根据权利要求3所述的基于磁集成的光伏设备，其特征在于，所述DC/AC逆变电路为全桥拓扑结构，用于与所述电网电连接，所述DC/AC逆变电路包括第一功率电感、第二功率电感、第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第一功率电感分别与所述第二开关管和所述第四开关管电连接，所述第二功率电感分别与所述第一开关管和所述第三开关管电连接，当所述第一开关管和所述第四开关管导通时，所述第二开关管和所述第三开关管截止，所述第一功率电感和所述第二功率电感充电蓄能。
5.根据权利要求3所述的基于磁集成的光伏设备，其特征在于，所述第一DC/DC电路为2路BOOST拓扑结构，用于增加功率密度、稳定电压，所述第一DC/DC电路用于与最大功率点跟踪太阳能控制器和所述光伏板电连接，所述第一DC/DC电路包括第三功率电感、第四功率电感、第一二极管、第二二极管、第五开关管和第六开关管，所述第三功率电感、所述第一二极管和所述第五开关管电连接，所述第四功率电感、所述第二二极管和所述第六开关管电连接。
6.根据权利要求3所述的基于磁集成的光伏设备，其特征在于，所述第二DC/DC电路为全桥LLC拓扑结构，用于与所述电池电连接，所述第二DC/DC电路包括功率变压器、谐振电感、谐振电容、四个高压侧开关管和四个低压侧开关管，四个所述高压侧开关管、所述谐振电感、所述谐振电容与所述功率变压器的原边绕组电连接，四个所述低压侧开关管与所述功率变压器的副边绕组电连接。
7.一种光伏设备工作方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一所述的基于磁集成的光伏设备，所述光伏设备工作方法包括：
判断光伏板的发电功率是否超过预设发电功率，获得第一判断结果；
在所述第一判断结果的基础上判断电池的电量是否超过预设电量，获得第二判断结果；
在所述第二判断结果的基础上判断当前时间点是否处于预设的时间段，获得第三判断结果；
基于所述第三判断结果确定所述光伏设备的工作策略。
8.根据权利要求7所述的光伏设备工作方法，其特征在于，所述基于所述第三判断结果确定所述光伏设备的工作策略包括：
基于所述第三判断结果确定所述光伏设备中的能量走向。
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