一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)供電方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括與供電母線依次連接的太陽(yáng)能光伏電池、DC-DC變換器、蓄電池組；市電接入裝置通過(guò)PFC功率校正電路與供電母線連接；中央控制器分別與DC-DC變換器、PFC功率校正電路、蓄電池組連接；中央控制器用于控制太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組、市電接入裝置對(duì)供電母線協(xié)同供電；本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種結(jié)合市電、太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組的協(xié)同供電系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)供電方法，最大限度的利用太陽(yáng)能，使三類(lèi)電源能夠協(xié)同工作向負(fù)載提供穩(wěn)定的電能，同時(shí)保證在停電的情況下能夠保證系統(tǒng)持續(xù)工作所需時(shí)間，而且能夠有效的對(duì)不穩(wěn)定電網(wǎng)進(jìn)行隔離和緩沖，提高硬件設(shè)備的使用壽命。達(dá)到節(jié)省電力資源，節(jié)約電費(fèi)的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)供電方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能用電領(lǐng)域，特別涉及一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)供電方法。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能作為一種可再生能源，具有分布廣泛、干凈清潔、資源無(wú)限等優(yōu)點(diǎn)，是目前可再生能源中的重要成員。充分利用太陽(yáng)能，能夠減少化石燃料的使用，從而保護(hù)環(huán)境，減少污染。因此，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。
[0003]太陽(yáng)能的利用方式與類(lèi)型有很多，太陽(yáng)能光伏發(fā)電是其中重要一種。但是太陽(yáng)能光伏發(fā)電存在一些不足，例如隨著季節(jié)或氣候變化而供電情況隨機(jī)性強(qiáng)、電力供應(yīng)不穩(wěn)定、供電質(zhì)量差等，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，必須有其他的輔助能源設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充功能。目前常用方法采用市電作為補(bǔ)充能源，這種方法會(huì)根據(jù)光伏電池的輸出、負(fù)載功率關(guān)系采取措施實(shí)現(xiàn)市電、光伏供電的協(xié)同供電。但是，這種方式不能保證在停電的情況下仍然能夠繼續(xù)供電，即不能保證供電的連續(xù)性。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)了市電、太陽(yáng)能光伏電池、儲(chǔ)能電池協(xié)同供電系統(tǒng)。
[0004]市電、光伏電池、儲(chǔ)能電池協(xié)同供電系統(tǒng)的核心是根據(jù)光伏電池、負(fù)載工作狀態(tài)、儲(chǔ)能電池荷電狀態(tài)，控制系統(tǒng)工作在合適的模式，以此來(lái)控制系統(tǒng)能量流。實(shí)現(xiàn)最大限度的利用太陽(yáng)能，使三類(lèi)電源能夠協(xié)同工作向負(fù)載提供穩(wěn)定的電能，同時(shí)保證在停電的情況下能夠保證系統(tǒng)持續(xù)工作所需時(shí)間，而且能夠有效的對(duì)不穩(wěn)定電網(wǎng)進(jìn)行隔離和緩沖，提高硬件設(shè)備的使用壽命。達(dá)到節(jié)省電力資源，節(jié)約電費(fèi)的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)供電方法。
[0006]本發(fā)明的目的之一是提出一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)；本發(fā)明的目的之二是提出一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)供電方法。
[0007]本發(fā)明的目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明提供的一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組、市電接入裝置、中央控制器、DC-DC變換器、PFC功率校正電路、供電母線；
[0009]所述太陽(yáng)能光伏電池通過(guò)DC-DC變換器與供電母線連接；
[0010]所述蓄電池組通過(guò)DC-DC變換器與供電母線連接；
[0011 ] 所述市電接入裝置通過(guò)PFC功率校正電路與供電母線連接；
[0012]所述中央控制器分別與DC-DC變換器、PFC功率校正電路、蓄電池組連接；
[0013]所述中央控制器用于按以下方式控制太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組、市電接入裝置對(duì)供電母線協(xié)同供電:
[0014]設(shè)置太陽(yáng)能光伏電池對(duì)供電母線進(jìn)行優(yōu)先供電；
[0015]在夜晚或者光照不足情況下通過(guò)市電接入裝置接入市電對(duì)供電母線進(jìn)行補(bǔ)充供電；
[0016]在市電及太陽(yáng)能光伏電池均不能正常供電的情況下接入蓄電池組對(duì)供電母線進(jìn)行補(bǔ)充供電。
[0017]進(jìn)一步，還包括負(fù)載DC-DC變換器和負(fù)載DC-AC變換器；
[0018]所述負(fù)載DC-DC變換器一端與供電母線連接，另一端與直流負(fù)載連接；
[0019]所述負(fù)載DC-AC變換器一端與供電母線連接，另一端與交流負(fù)載連接。
[0020]進(jìn)一步，還包括電壓檢測(cè)電路和充電電路；
[0021]所述電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)蓄電池組的電壓并將電壓信號(hào)輸入到中央控制器中；
[0022]所述充電電路用于接收中央控制器輸入的充電控制信號(hào)并對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。
[0023]進(jìn)一步，還包括電壓電流檢測(cè)電路，所述電壓電流檢測(cè)電路用于獲取太陽(yáng)能光伏電池的電信號(hào)并將電信號(hào)輸入到中央控制器中。
[0024]進(jìn)一步，所述PFC功率校正電路采用平均電流控制方式下BoostPFC控制電路，所述BoostPFC控制電路包括電壓誤差放大器VA、乘法器M、電流誤差放大器CA、開(kāi)關(guān)管Q和PWM電路；
[0025]所述電壓誤差放大器VA控制PFC的輸出電壓，輸出信號(hào)與輸入整流電壓米樣的乘積作為基準(zhǔn)電流；
[0026]高頻的輸入電流信號(hào)在采樣后，被電流誤差放大器平均化處理，電流誤差放大器CA的輸出信號(hào)與鋸齒波信號(hào)比較后給開(kāi)關(guān)管Q提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制輸入電流與輸入電壓同相位。
[0027]本發(fā)明的目的之二是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0028]本發(fā)明提供的一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)同供電控制方法，包括以下步驟:
[0029]S1:上電初始化控制參數(shù)；
[0030]S2:檢測(cè)太陽(yáng)能光伏電池的輸出電壓與電流；
[0031]S3:根據(jù)輸出電壓與電流采用基于擾動(dòng)法的MPPT技術(shù)得到太陽(yáng)能電池陣列的最大輸出功率Po ；
[0032]S4:如果最大輸出功率Po大于負(fù)載所需功率Pltjad,則啟動(dòng)充電器對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電；
[0033]S5:如果最大輸出功率Po小于負(fù)載所需功率PlMd，則檢測(cè)蓄電池組剩余容量；
[0034]S6:如果剩余容量大于70%，啟動(dòng)第一繼電器J1，接入蓄電池進(jìn)行供電；
[0035]S7:如果剩余容量低于70%，啟動(dòng)第二繼電器J2，接入市電進(jìn)行供電。
[0036]進(jìn)一步，所述啟動(dòng)繼電器J2后還包括以下步驟:
[0037]S71:啟動(dòng)波形發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0038]S72 =PFC功率校正電路接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行工作得到Pa。；
[0039]S73:判斷Pa。是否大于零，如果否，則在最大輸出功率Po和Pa。為零時(shí)，返回步驟S6 ；
[0040]S74:如果是，則啟動(dòng)定時(shí)器，返回步驟S3。
[0041]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種結(jié)合市電、太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組的協(xié)同供電系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)供電方法，能夠滿(mǎn)足不同負(fù)載的供電需求，既能提高能量的利用效率，還具有供電穩(wěn)定、不間斷供電的特性。
[0042]本發(fā)明以太陽(yáng)能光伏電池為供電優(yōu)先模式，以太陽(yáng)能供電為主，在夜晚或者陰雨天等光照不足情況下適當(dāng)進(jìn)行市電補(bǔ)充供電，蓄電池作為后備儲(chǔ)能電源，在市電及太陽(yáng)能電池均不能正常供電的情況下工作。在正常情況下市電、蓄電池絕大部分時(shí)間與系統(tǒng)完全物理隔離，市電的不穩(wěn)定及停電狀態(tài)不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，需要市電供電時(shí)，經(jīng)PFC功率校正電路對(duì)系統(tǒng)供電,通過(guò)充電電路對(duì)蓄電池充電。
[0043]實(shí)現(xiàn)最大限度的利用太陽(yáng)能，使三類(lèi)電源能夠協(xié)同工作向負(fù)載提供穩(wěn)定的電能，同時(shí)保證在停電的情況下能夠保證系統(tǒng)持續(xù)工作所需時(shí)間，而且能夠有效的對(duì)不穩(wěn)定電網(wǎng)進(jìn)行隔離和緩沖，提高硬件設(shè)備的使用壽命。達(dá)到節(jié)省電力資源，節(jié)約電費(fèi)的目的。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0044]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0045]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的系統(tǒng)整體框架示意圖；
[0046]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的平均電流控制方式下控制電路圖；
[0047]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的DC-DC變換器主電路圖；
[0048]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池供能示意圖；
[0049]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的各種供能源間切換情況I示意圖；
[0050]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的各種供能源間切換情況2示意圖；
[0051]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的各種供能源間切換情況3示意圖；
[0052]圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的各種供能源間切換情況4示意圖；
[0053]圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的各種供能源間切換情況5示意圖；
[0054]圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的控制電路原理圖；
[0055]圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的整個(gè)系統(tǒng)的控制流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0056]以下將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說(shuō)明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0057]實(shí)施例1
[0058]如圖1-圖11所示:本發(fā)明提供的一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組、市電接入裝置、中央控制器、DC-DC變換器、PFC功率校正電路、供電母線.-^4 ，
[0059]所述太陽(yáng)能光伏電池通過(guò)DC-DC變換器與供電母線連接；
[0060]所述蓄電池組通過(guò)DC-DC變換器與供電母線連接；
[0061 ]所述市電接入裝置通過(guò)PFC功率校正電路與供電母線連接；
[0062]所述中央控制器分別與DC-DC變換器、PFC功率校正電路、蓄電池組連接；
[0063]所述中央控制器用于按以下方式控制太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組、市電接入裝置對(duì)供電母線協(xié)同供電:
[0064]設(shè)置太陽(yáng)能光伏電池對(duì)供電母線進(jìn)行優(yōu)先供電；
[0065]在夜晚或者光照不足情況下通過(guò)市電接入裝置接入市電對(duì)供電母線進(jìn)行補(bǔ)充供電；
[0066]在市電及太陽(yáng)能光伏電池均不能正常供電的情況下接入蓄電池組對(duì)供電母線進(jìn)行補(bǔ)充供電。
[0067]還包括負(fù)載DC-DC變換器和負(fù)載DC-AC變換器；
[0068]所述負(fù)載DC-DC變換器一端與供電母線連接，另一端與直流負(fù)載連接；
[0069]所述負(fù)載DC-AC變換器一端與供電母線連接，另一端與交流負(fù)載連接。
[0070]還包括電壓檢測(cè)電路和充電電路；
[0071]所述電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)蓄電池組的電壓并將電壓信號(hào)輸入到中央控制器中；
[0072]所述充電電路用于接收中央控制器輸入的充電控制信號(hào)并對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。
[0073]還包括電壓電流檢測(cè)電路，所述電壓電流檢測(cè)電路用于獲取太陽(yáng)能光伏電池的電信號(hào)并將電信號(hào)輸入到中央控制器中。
[0074]所述PFC功率校正電路采用平均電流控制方式下BoostPFC控制電路，所述BoostPFC控制電路包括電壓誤差放大器VA、乘法器M、電流誤差放大器CA、開(kāi)關(guān)管Q和PWM電路；
[0075]所述電壓誤差放大器VA控制PFC的輸出電壓，輸出信號(hào)與輸入整流電壓米樣的乘積作為基準(zhǔn)電流；
[0076]高頻的輸入電流信號(hào)在采樣后，被電流誤差放大器平均化處理，電流誤差放大器CA的輸出信號(hào)與鋸齒波信號(hào)比較后給開(kāi)關(guān)管Q提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制輸入電流與輸入電壓同相位。
[0077]本實(shí)施例還提供了一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)同供電控制方法，包括以下步驟:
[0078]S1:上電初始化控制參數(shù)；
[0079]S2:檢測(cè)太陽(yáng)能光伏電池的輸出電壓與電流；
[0080]S3:根據(jù)輸出電壓與電流采用基于擾動(dòng)法的MPPT技術(shù)得到太陽(yáng)能電池陣列的最大輸出功率Po ；
[0081]S4:如果最大輸出功率Po大于負(fù)載所需功率Plrad,則啟動(dòng)充電器對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電；
[0082]S5:如果最大輸出功率Po小于負(fù)載所需功率PlMd，則檢測(cè)蓄電池組剩余容量；
[0083]S6:如果剩余容量大于70%，啟動(dòng)第一繼電器J1，接入蓄電池進(jìn)行供電；
[0084]S7:如果剩余容量低于70%，啟動(dòng)第二繼電器J2，接入市電進(jìn)行供電。
[0085]所述啟動(dòng)繼電器J2后還包括以下步驟:
[0086]S71:啟動(dòng)波形發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0087]S72 =PFC功率校正電路接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行工作得到Pa。；
[0088]S73:判斷Pa。是否大于零，如果否，則在最大輸出功率Po和Pa。為零時(shí)，返回步驟S6 ；
[0089]S74:如果是，則啟動(dòng)定時(shí)器，返回步驟S3。
[0090]實(shí)施例2
[0091]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于:
[0092]根據(jù)供電系統(tǒng)面向的負(fù)載多樣性，既有交流，也有直流，而且所需電壓不同，因此，本實(shí)施例采用基于母線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這種結(jié)構(gòu)能夠兼顧各種負(fù)載的不同供電要求，利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，也利于系統(tǒng)在不同場(chǎng)合下的應(yīng)用，適用面廣。太陽(yáng)能光伏電池、市電、蓄電池組作為能量源經(jīng)過(guò)各自的變換器提供統(tǒng)一的輸出標(biāo)準(zhǔn)向母線供電，各種負(fù)載通過(guò)DC-DC變換器、DC-AC變換器從母線接收能量?？刂破髯鳛橄到y(tǒng)的核心，根據(jù)負(fù)載用電情況和太陽(yáng)能電池的輸出情況，完成三種能量源的供能切換。整個(gè)系統(tǒng)由太陽(yáng)能光伏電池、中央控制器、DC-DC變換器、蓄電池組、逆變器組成。
[0093]市電供電部分采用PFC變換器。常用的BoostPFC的輸出電壓通常為380V-400V，本實(shí)施例選擇380V作為PFC的輸出電壓，也即母線電壓。
[0094]如圖2所示為平均電流控制方式下控制電路圖，這種BoostPFC變換器由誤差放大器VA、乘法器M、電流誤差放大器CA和PWM電路組成。電壓誤差放大器控制PFC的輸出電壓，使輸出電壓穩(wěn)定，其輸出信號(hào)與輸入整流電壓采樣的乘積作為基準(zhǔn)電流；高頻的輸入電流信號(hào)在采樣后，被電流誤差放大器平均化處理，電流誤差放大器的輸出信號(hào)與鋸齒波信號(hào)比較后給開(kāi)關(guān)管Q提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制輸入電流與輸入電壓同相位，并接近為正弦，從而達(dá)到功率校正的目的。
[0095]太陽(yáng)能光伏電池供電部分可以由單塊光伏電池串聯(lián)、并聯(lián)或者串并聯(lián)組合而成。在光伏電池全部并聯(lián)的情況下，如果其中某一塊光伏電池出現(xiàn)故障而開(kāi)路，則其他光伏電池不會(huì)受影響，保證了系統(tǒng)的可靠性。因此本實(shí)施例采用將光伏電池全部并聯(lián)的方式組成一個(gè)光伏陣列。
[0096]目前，單塊的光伏電池的輸出電壓較低，開(kāi)路電壓一般不超過(guò)50V，為了輸出穩(wěn)定的380V直流電，這就要求DC-DC變換器具有很高的升壓比。由于本系統(tǒng)的升壓比較大，如果采用DC-DC變換器中的Boost變換器，根據(jù)計(jì)算可知要求占空比要超過(guò)0.9。這使得Boost變換器很難設(shè)計(jì)。如果采用常用大功率的全橋直流變換器，這就要求變壓器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組匝數(shù)比很大，匝數(shù)比大會(huì)使得變壓器漏感變大，從而使得變壓器的設(shè)計(jì)變難。因此，常用的單極式變換器不能很好的滿(mǎn)足此處的設(shè)計(jì)要求，因此設(shè)計(jì)了兩級(jí)式變換器。其由穩(wěn)壓環(huán)節(jié)和不調(diào)壓的直流變壓器部分組成。其中穩(wěn)壓環(huán)節(jié)使兩級(jí)式直流變換器的輸出電壓保持穩(wěn)定，不調(diào)壓的直流變壓器則起電壓轉(zhuǎn)換和電氣隔離的作用。為了充分利用Boost變換器和全橋直流變換器的優(yōu)點(diǎn)，DC-DC變換器采用Boost變換器和ZVS全橋直流變換器的兩級(jí)式結(jié)構(gòu)。Boost變換器為穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，ZVS全橋直流變換器為不調(diào)壓的直流變換器。
[0097]圖3為DC-DC變換器主電路圖，Boost變換器的輸出電壓越高，占空比會(huì)越大，Boost的開(kāi)關(guān)管和二極管的電壓應(yīng)力也會(huì)越高；全橋直流變壓器的升壓比會(huì)降低，變壓器的設(shè)計(jì)容易滿(mǎn)足諧振電感的要求。Boost變換器的輸出電壓越低，占空比會(huì)越小，Boost的開(kāi)關(guān)管和二極管電壓應(yīng)力也會(huì)降低；全橋直流變壓器的升壓比會(huì)升高，變壓器的設(shè)計(jì)難以滿(mǎn)足諧振電感的要求。因此，綜合上述兩點(diǎn)，Boost變換器將太陽(yáng)能電池的輸出電壓升到10V左右，全橋直流變壓器在將Boost變換器的輸出電壓升到380V。由于Boost變換器的輸入電壓和輸出電壓相差不大，可以使得Boost變換器的效率較高。全橋直流變換器采用移相控制可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)，并且它是開(kāi)環(huán)工作，所以全橋直流變壓器的效率可以達(dá)到很高。
[0098]蓄電池組供電部分，本實(shí)施例采用單塊蓄電池串聯(lián)的方式進(jìn)行連接。
[0099]蓄電池組在整個(gè)系統(tǒng)中起著存儲(chǔ)多余能量，補(bǔ)充供能，并保證在市電和太陽(yáng)能均不能正常供電的情況下進(jìn)行不間斷供電的作用。根據(jù)太陽(yáng)能電池輸出功率、負(fù)載大小、蓄電池剩余電量狀態(tài)，存在如下三種情況:
[0100]1.太陽(yáng)能電池陣列輸出功率大于負(fù)載所需功率，此時(shí)多余能量由太陽(yáng)能經(jīng)母線給蓄電池組充電。
[0101]2.太陽(yáng)能電池陣列輸出功率不足以提供負(fù)載所需功率，此時(shí)優(yōu)先由蓄電池組供能，當(dāng)蓄電池組剩余電量低于70%時(shí),接入市電。
[0102]3.當(dāng)太陽(yáng)能電池及市電均無(wú)法供能時(shí)，由蓄電池組進(jìn)行單獨(dú)供電，并在太陽(yáng)能電池及市電恢復(fù)正常時(shí)啟動(dòng)充電。
[0103]本實(shí)施例中蓄電池一部分容量起緩沖作用。當(dāng)太陽(yáng)能供能充足的時(shí)候，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，此時(shí)，蓄電池存儲(chǔ)多余的電能，當(dāng)光照不足時(shí)候，則補(bǔ)充供電。但是，在太陽(yáng)能電池和市電正常情況下，蓄電池始終保持70%剩余電量。從而保證在市電和太陽(yáng)能電池均無(wú)法工作情況下能夠保證系統(tǒng)正常工作。
[0104]由蓄電池的輸出特性通過(guò)測(cè)量蓄電池組的輸出電壓來(lái)確定其容量。從而產(chǎn)生相應(yīng)PWM信號(hào)控制DC-DC變換器與充電器工作，從而完成供能與充電供能。
[0105]為了確保系統(tǒng)正常供電，最大限度的利用太陽(yáng)能，達(dá)到節(jié)約電能的目的，需要根據(jù)太陽(yáng)能電池的放電狀態(tài)，負(fù)載大小在各種供能源間完成切換?？偨Y(jié)起來(lái)，有如下四種情況:
[0106]情況1:當(dāng)日照充足，太陽(yáng)能光伏電池輸出功率大于負(fù)載功率時(shí)，此時(shí)市電與蓄電池組不工作，負(fù)載所需電能完全由光伏供電部分提供，并將多余電能存儲(chǔ)在蓄電池組中。如下所示。
[0107]情況2:當(dāng)日照不足，太陽(yáng)能光伏電池輸出功率小于負(fù)載功率時(shí)，此時(shí)市電不工作，但是蓄電池組中剩余容量大于70%，此時(shí)負(fù)載所需電能由光伏供電和蓄電池組聯(lián)合提供。如下所示。
[0108]情況3:當(dāng)蓄電池持續(xù)供電到剩余電量低于70%時(shí)候，蓄電池停止工作，此時(shí)PFC工作，市電接入。負(fù)載所需電能由太陽(yáng)能電池和市電提供。如下所示。
[0109]情況4:當(dāng)在夜晚等沒(méi)有光照的情況下，太陽(yáng)能電池不工作，負(fù)載所需能量完全由市電提供。如下所示。
[0110]情況5:當(dāng)市電因故障停止，而太陽(yáng)能又不足以提供負(fù)載所需電能時(shí)，此時(shí)蓄電池接入工作，保證系統(tǒng)能夠正常工作。如下所示。
[0111]如圖11所示，MCU控制器作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，主要完成了如下工作:
[0112](I)MCU米樣太陽(yáng)能光伏電池的輸出電壓、輸出電流，并基于此產(chǎn)生PWM波開(kāi)關(guān)信號(hào)，作用于MPPT控制器，使得太陽(yáng)能光伏電池始終處于最大輸出功率。
[0113](2)對(duì)比負(fù)載大小與太陽(yáng)能光伏電池的最大輸出功率，確定是否需要接入市電。并通過(guò)波形發(fā)生器控制PFC變換器完成單相220VAC到直流380V的轉(zhuǎn)換。
[0114](3)采樣蓄電池組開(kāi)路電壓，判斷是否需要進(jìn)行充電。并在市電停止、太陽(yáng)能光伏電池輸出功率不足以提供負(fù)載所需電能時(shí)，接入蓄電池組，通過(guò)DC-DC變換器向直流母線供能。
[0115]由于太陽(yáng)能光伏電池的輸出受光照強(qiáng)度和溫度影響，其輸出電壓與電流并不是線性關(guān)系，而是存在著一個(gè)功率最大點(diǎn)M，而最大功率跟蹤技術(shù)MPPT就是要找到太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)。在檢測(cè)出太陽(yáng)能最大功率的前提下，然后比較輸出功率與負(fù)載功率大小，決定是否需要市電進(jìn)行補(bǔ)充供電。
[0116]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明所限定的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組、市電接入裝置、中央控制器、DC-DC變換器、PFC功率校正電路、供電母線； 所述太陽(yáng)能光伏電池通過(guò)DC-DC變換器與供電母線連接； 所述蓄電池組通過(guò)DC-DC變換器與供電母線連接； 所述市電接入裝置通過(guò)PFC功率校正電路與供電母線連接； 所述中央控制器分別與DC-DC變換器、PFC功率校正電路、蓄電池組連接； 所述中央控制器用于按以下方式控制太陽(yáng)能光伏電池、蓄電池組、市電接入裝置對(duì)供電母線協(xié)同供電: 設(shè)置太陽(yáng)能光伏電池對(duì)供電母線進(jìn)行優(yōu)先供電； 在夜晚或者光照不足情況下通過(guò)市電接入裝置接入市電對(duì)供電母線進(jìn)行補(bǔ)充供電；在市電及太陽(yáng)能光伏電池均不能正常供電的情況下接入蓄電池組對(duì)供電母線進(jìn)行補(bǔ)充供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:還包括負(fù)載DC-DC變換器和負(fù)載DC-AC變換器； 所述負(fù)載DC-DC變換器一端與供電母線連接，另一端與直流負(fù)載連接； 所述負(fù)載DC-AC變換器一端與供電母線連接，另一端與交流負(fù)載連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:還包括電壓檢測(cè)電路和充電電路； 所述電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)蓄電池組的電壓并將電壓信號(hào)輸入到中央控制器中； 所述充電電路用于接收中央控制器輸入的充電控制信號(hào)并對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:還包括電壓電流檢測(cè)電路，所述電壓電流檢測(cè)電路用于獲取太陽(yáng)能光伏電池的電信號(hào)并將電信號(hào)輸入到中央控制器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述PFC功率校正電路采用平均電流控制方式下Boost PFC控制電路，所述BoostPFC控制電路包括電壓誤差放大器VA、乘法器M、電流誤差放大器CA、開(kāi)關(guān)管Q和PWM電路； 所述電壓誤差放大器VA控制PFC的輸出電壓，輸出信號(hào)與輸入整流電壓米樣的乘積作為基準(zhǔn)電流； 高頻的輸入電流信號(hào)在采樣后，被電流誤差放大器平均化處理，電流誤差放大器CA的輸出信號(hào)與鋸齒波信號(hào)比較后給開(kāi)關(guān)管Q提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制輸入電流與輸入電壓同相位。
6.一種具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)同供電控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 51:上電初始化控制參數(shù)； 52:檢測(cè)太陽(yáng)能光伏電池的輸出電壓與電流； S3:根據(jù)輸出電壓與電流采用基于擾動(dòng)法的MPPT技術(shù)得到太陽(yáng)能電池陣列的最大輸出功率Po ； S4:如果最大輸出功率Po大于負(fù)載所需功率PlMd，則啟動(dòng)充電器對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電； 55:如果最大輸出功率Po小于負(fù)載所需功率PlMd，則檢測(cè)蓄電池組剩余容量； 56:如果剩余容量大于70%，啟動(dòng)第一繼電器Λ，接入蓄電池進(jìn)行供電； 57:如果剩余容量低于70%，啟動(dòng)第二繼電器J2，接入市電進(jìn)行供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有儲(chǔ)能功能的光伏發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)同供電控制方法，其特征在于:所述啟動(dòng)繼電器J2后還包括以下步驟: 571:啟動(dòng)波形發(fā)生器產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 572:PFC功率校正電路接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并進(jìn)行工作得到光伏電池輸出功率Pa。；573:判斷Pa。是否大于零，如果否，則在最大輸出功率Po和Pa。為零時(shí)，返回步驟S6 ； 574:如果是，則啟動(dòng)定時(shí)器，返回步驟S3。
【文檔編號(hào)】H02S10/20GK104320048SQ201410609713
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】廖孝勇, 孫棣華, 王觀勇 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)