CN1988320A - 一种用于光伏并网系统的蓄电池控制方法 - Google Patents

Abstract

用于光伏并网系统的蓄电池控制法，用于光伏并网系统的蓄电池控制方法(GY控制法)，包括第一路太阳能系统、到第n路太阳能系统(n)，其中每一路太阳能系统包括一光伏阵列(X1)，一光伏阵列的输出接一充电电路(Y1)，一充电电路(Y1)的输出接一蓄电池(Z1)；设有采样电路(C2)接负载，CPU处理单元对第一充电电路(Y1)到第n充电电路(Yn)进行控制：采用电压电流双闭环，进行有优先级的并行控制；在蓄电池电压或电流达到设定门槛电压或门槛电流时进行逐次切除/闭合某一路太阳能输入的保护动作，在蓄电池电压或电流达到最高/低门槛电压时进行全体切除/闭合。本发明对蓄电池电压、电流的调整更为迅速、准确、合理。

Description

一种用于光伏并网系统的蓄电池控制方法

一、技术领域

本发明涉及一种蓄电池控制方法，尤其涉及一种用于光伏并网系统的蓄电池控制方法及相应的实现该方法的硬件电路。尤其是光伏并网系统中蓄电池GY控制方法。

二、背景技术

在光伏并网系统中，光伏阵列输出对蓄电池进行充电得到恒定的直流电压，再经过电源变换器得到稳定交流输出电压同电网并网。必须对蓄电池电压电流进行控制来存储能量、得到电源变换器必须的恒定直流电压输入、防止过压过流现象的发生以维持光伏并网系统及用户负载的设备安全。光伏并网系统所处环境和自然条件的不确定性和变动性很大，光伏阵列的输出功率和输出电压电流具有很大的变动范围和随机性；对蓄电池输出侧而言，由于用户负载同样具有很大的不确定性和随机性，蓄电池所需输出功率等电气参数同样具有很大随机性。这些都造成在光伏并网系统中，对蓄电池的控制是否关键和困难。

光伏并网系统中对蓄电池的控制传统上有“一点法”、“阶段法”和PWM法三种。“一点法”具有快速的反应速度和低的调节精度；“阶段法”具有较高的调节精度，但调节速度较慢；PWM法将对后级负载产生严重的干扰。

后来的改进还包括PWM法的改进，但仍不能消除对后级负载的干扰问题：CN200610018460用电压控制型逆变器进行并网的方法及设备，是将从直流输入端输入的直流电由功率变换电路逆变为交流，再经过滤波后，由并网电路馈入交流电网，在并网过程中，先将输出电压Uc、并网电流Io和市电电压Ug分别送入信号调理电路进行检测，将检测到的信号送入数字控制电路中的数字控制器，在数字控制器中利用数字控制算法计算得到Uc的基波指令信号和Ug的谐波补偿信号，两者叠加后由数字控制器形成脉宽调制信号，并将其送入驱动电路形成驱动脉冲信号，该信号驱动功率变换电路产生Uc的基波电压和用以抵消Ug中谐波影响的谐波补偿电压，以保证并网电流达到正弦，从而实现用电压控制型逆变器进行并网。

CN200610039109.1具备离网/并网、充电控制及功率调节功能的光伏变流装置，太阳电池阵列和蓄电池的输出经由切换电路接入直流母线，阵列输出端串接有防反二极管，蓄电池输出由二极管、功率电阻和接触器并联接入母线；采用DSP控制单元，设置由所述DSP控制单元控制的IGBT功率电子开关T1～T6，所述功率电子开关T1～T6联接成三相全桥逆变电路设置在阵列串接二极管后的输出回路中，所述DSP控制单元对于功率电子开关T1～T6的控制方式为正弦波脉宽调制SPWM；逆变输出侧经电抗L由变压器隔离变换，通过接触器KM2并入电网，KM2触点两侧并接有软启动功率电阻R2；在并网节点之后的电网负载侧采用霍尔电流互感器，检测负载电流中无功和谐波分量，由DSP控制单元根据此产生并网电流无功分量，以补偿负载所需的无功和谐波电流。

三、发明内容

1、发明目的：本发明的目的是提出一种综合“一点法”和“阶段法”优点、对光伏并网系统中蓄电池进行更有效合理快速控制的GY控制方法。提出一种快速的反应速度和较好的调节精度；也克服PWM法控制调节的不足。

2、技术方案：

为了达到上述的发明目的，本发明的方法将在“一点法”和“阶梯法”的基础上进行综合和改进：用于光伏并网系统的蓄电池控制方法，(GY控制法)，包括第一路太阳能系统(1)、第二路太阳能系统(2)、到第n路太阳能系统(n)，其中每一路太阳能系统(1)包括一光伏阵列(X1)，一光伏阵列的输出接一充电电路(Y1)，一充电电路(Y1)的输出接一蓄电池(Z1)，一蓄电池的输出接负载；设有采样电路(C2)接负载，采样电路的输出还连接CPU处理单元(C1)，CPU处理单元对第一充电电路(Y1)到第n充电电路(Yn)进行控制：包括如下三方面的内容：一是采用电压电流双闭环，进行有优先级的并行控制；二是参照了“一点法”的特点，在蓄电池电压或电流达到设定门槛(过压或欠压)电压或门槛(过流或欠流)电流时进行逐次切除/闭合某一路太阳能输入的保护动作，在蓄电池电压或电流达到最高/低门槛电压时进行全体切除/闭合；保留“阶段法”逐次切除某一路太阳能输入的特点，与“阶段法”不同的是：“阶段法”设置多个门槛电压来判断是否要切除某一路太阳能，设有的多个门槛电压或/与门槛电流的个数小于等于输入的路数，本发明的GY法采用的切除依据具有“一点法”的特点，即设定一点门槛电压，通过延时检测来决定是否继续切除某一路太阳能输入。具体包含：

1)当蓄电池电压U达到第一过压门槛Vh1时，第一路太阳能1充电保护；经过第一固定时间T1后，如果蓄电池电压U仍然高于第一过压门槛Vh1，就将第二路太阳能充电保护，依此类推下去，直到总共n路全部保护；如果在检测电压期间，电压小于欠压门槛V1，就总共n路太阳能全部开通；

2)同时采用电流闭环控制，即当充电电流I高于第一过流门槛Ih1时，关断一路太阳能充电，同电压保护次序一样依此类推下去，直到总共n路全部保护；如果在第二固定时间T2内，电流小于欠流门槛I1，n路太阳能全部开通；

3)以上电压、电流控制同时并列进行，但电压环和电流环判断出需切换路数不同时，以切换路数多的结果为准。

1)当蓄电池电压(U)达到第一过压门槛(Vh1)时，第一路太阳能1充电保护；经过第一固定时间(T1)后，如果蓄电池电压(U)仍然高于第一过压门槛(Vh1)，就将第二路太阳能充电保护，依此类推下去，直到总共n路全部保护；如果在检测电压期间，电压小于欠压门槛(V1)，就总共n路太阳能全部开通；

2)同时采用电流闭环控制，即当充电电流(I)高于第一过流门槛(Ih1)时，关断一路太阳能充电，同电压保护次序一样依此类推下去，直到总共n路全部保护；如果在第二固定时间(T2)内，电流小于欠流门槛(I1)，n路太阳能全部开通；

3)以上电压、电流控制同时并列进行，但电压环和电流环判断出需切换路数不同时，以切换路数多的结果为准。

3、有益效果：本发明的优点是：

1)可具有电压、电流双闭环、并行处理和优先级控制，对蓄电池电压、电流的调整更为迅速、准确、合理；

2)兼具“一点法”和“阶梯法”的特点，综合了两者的优势，即能快速地对蓄电池电压、电流进行调节，又保证了较高的调节精度和利用率。

四、附图说明

图1是采用本发明的蓄电池GY控制法的光伏并网系统的系统框图；

图2是本发明的用于光伏并网系统的蓄电池GY控制法的控制流程图。图2(a)电压环控制流程，图2(b)是电流环控制流程、图2(c)优先级控制流程

五、具体实施方式

如图1所示，采用本实施例的蓄电池GY控制法的光伏并网系统，包括第一路太阳能1、第二路太阳能2、依次类推至到第n路太阳能n，其中第一路太阳能1包括第一光伏阵列X1的输出接第一充电电路Y1，第一充电电路Y1的输出接第一蓄电池Z1，第一蓄电池的输出接负载；第二路太阳能直到第n路太阳能的构造依次类推；还包括采样电路C2接负载，采样电路的输出接CPU处理单元C1，CPU处理单元对第一充电电路Y1到第n充电电路Yn进行控制。CPU处理单元C1根据采样电路C2的采样结果进行蓄电池GY控制的控制流程图如图2所示。本发明所述的充电电路指现有充电和放电控制电路。

所述蓄电池的电压U指第一蓄电池Z1到第n蓄电池Zn共同并联所输出的电压。

如图2所示，采用本实施例的用于光伏并网系统的蓄电池GY控制法的控制流程图，包括电压环控制、电流环控制、优先级处理三部分，其中电压环控制如图2(a)所示，包括如下步骤：

1)进行电压采样得到当前蓄电池电压值U；

2)判断蓄电池电压U是否超过第二过压门槛Vh2，若超过则将总共n路太阳能全部充电保护，否则继续执行步骤3；

3)判断蓄电池电压U是否超过第一过压门槛Vh1，若超过则继续往下执行步骤4，否则跳到步骤6；

4)将第i路太阳能充电保护，并将i的值加1；

5)经第一固定延时T1后返回步骤1；

6)判断蓄电池电压是否小于欠压门槛V1，若低于V1则继续执行步骤7，否则返回步骤1；

7)开通全部n路太阳能后，返回步骤1。

电流环控制如图2(b)所示，包括如下步骤：

1)进行电流采样得到当前蓄电池充电电流I；

2)判断蓄电池电流I是否超过第二过流门槛Ih2，若超过则将总共n路太阳能全部充电保护，否则继续执行步骤3；

3)判断蓄电池电流I是否超过第一过压门槛Ih1，若超过则继续往下执行步骤4，否则跳到步骤6；

报价

4)将第i路太阳能充电保护，并将i的值加1；

5)经第二固定延时T2后返回步骤1；

6)判断蓄电池电流是否小于欠流门槛I1，若低于I1则继续执行步骤7，否则返回步骤1；

7)开通全部n路太阳能后，返回步骤1。

优先级控制如图2(c)所示，包括如下步骤：

1)读入电压环控制的判断结果，假设电压环需关闭n1路太阳能；

2)读入电流环控制的判断结果，假设电流环需关闭n2路太阳能；

3)选取n1和n2中的大值max(n1、n2)做为最终结果，关闭max(n1、n2)路太阳能；

4)返回步骤1。

Claims (4)

1、一种用于光伏并网系统的蓄电池控制法，其特征在于：用于光伏并网系统的蓄电池控制方法，(GY控制法)，包括第一路太阳能系统(1)、第二路太阳能系统(2)、到第n路太阳能系统(n)，其中每一路太阳能系统(1)包括一光伏阵列(X1)，一光伏阵列的输出接一充电电路(Y1)，一充电电路(Y1)的输出接一蓄电池(Z1)，一蓄电池的输出接负载；设有采样电路(C2)接负载，采样电路的输出还连接CPU处理单元(C1)，CPU处理单元对第一充电电路(Y1)到第n充电电路(Yn)进行控制：采用电压电流双闭环，进行有优先级的并行控制；在蓄电池电压或电流达到设定门槛(过压或欠压)电压或门槛(过流或欠流)电流时进行逐次切除/闭合某一路太阳能输入的保护动作，在蓄电池电压或电流达到最高/低门槛电压时进行全体切除/闭合。

2、根据权利要求1所述的用于光伏并网系统的蓄电池控制法，其特征在于：设有的多个门槛电压或/与门槛电流的个数小于等于输入的路数。

3、根据权利要求1或2所述的用于光伏并网系统的蓄电池控制法，其特征在于：通过延时检测来决定是否继续切除某一路太阳能输入：

1)当蓄电池电压U达到第一过压门槛Vh1时，第一路太阳能1充电保护；经过第一固定时间T1后，如果蓄电池电压U仍然高于第一过压门槛Vh1，就将第二路太阳能充电保护，依此类推下去，直到总共n路全部保护；如果在检测电压期间，电压小于欠压门槛V1，就总共n路太阳能全部开通；

2)同时采用电流闭环控制，即当充电电流I高于第一过流门槛Ih1时，关断一路太阳能充电，同电压保护次序一样依此类推下去，直到总共n路全部保护；如果在第二固定时间T2内，电流小于欠流门槛I1，n路太阳能全部开通；

3)以上电压、电流控制同时并列进行，但电压环和电流环判断出需切换路数不同时，以切换路数多的结果为准。

4、根据权利要求1或2所述的用于光伏并网系统的蓄电池控制法，其特征在于：所述的固定时间(T1、T2…)取1-20秒。