[發明專利]新型高效率太陽能電池充電系統及控制方法

有效

• 申請號: 201010121656.0
• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN101826741A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 王宏;張東來
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/35
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 胡吉科

1.一種太陽能電池充電系統的控制方法，所述充電系統包括：太陽能電池、升壓電路、逆變電路、降壓電路、放電電路及蓄電池；所述太陽能電池、升壓電路及逆變電路依次連接；所述太陽能電池、降壓電路、蓄電池、放電電路及逆變電路依次連接；所述逆變電路與負載連接，其特征在于，所述升壓電路為第一DC/DC模塊，所述降壓電路為第二DC/DC模塊，所述放電電路為第三DC/DC模塊，根據太陽能電池發電狀態、蓄電池儲能情況以及負載用電情況，按太陽能電池輸出功率與負載需求功率匹配情況區分9種工作狀態：

當太陽能電池輸出功率大于負載需求功率時：

狀態一：第一DC/DC模塊工作在穩壓狀態，第二DC/DC模塊工作在MPPT最大功率點跟蹤狀態，第三DC/DC模塊不工作，此時太陽能電池工作在MPPT狀態，蓄電池工作在恒流充電狀態；

狀態二：第一DC/DC模塊工作在穩壓狀態，第二DC/DC模塊工作在穩壓狀態，第三DC/DC模塊不工作，此時太陽能電池工作在非MPPT狀態，蓄電池穩壓充電；

狀態三：第一DC/DC模塊工作在穩壓狀態，第二DC/DC模塊工作在涓流狀態，第三DC/DC模塊不工作，此時太陽能電池工作在非MPPT狀態，蓄電池涓流充電；

狀態四：第一DC/DC模塊工作在穩壓狀態，第二DC/DC模塊不工作，第三DC/DC模塊不工作，此時太陽能電池工作在非MPPT狀態，蓄電池無需充放電；

當太陽能電池輸出功率小于負載需求功率時：

狀態五：第一DC/DC模塊工作在MPPT狀態，第二DC/DC模塊不工作，第三DC/DC模塊工作在穩壓狀態，此時太陽能電池工作在MPPT狀態，蓄電池工作在放電狀態；

狀態六：第一DC/DC模塊不工作，第二DC/DC模塊工作在MPPT狀態，第三DC/DC模塊不工作，此時太陽能電池工作在MPPT狀態，蓄電池工作在充電狀態，逆變電路不工作；

狀態七：第一DC/DC模塊不工作，第二DC/DC模塊不工作，第三DC/DC模塊工作在穩壓狀態，此時太陽能電池無輸出，蓄電池工作在放電狀態；

狀態八：第一DC/DC模塊不工作，第二DC/DC模塊不工作，第三DC/DC模塊不工作，此時太陽能電池無輸出，蓄電池無充放電，逆變電路不工作，系統進入休眠狀態；

當太陽能電池輸出功率等于負載需求功率時：

狀態九：第一DC/DC模塊工作在MPPT狀態，第二DC/DC模塊不工作，第三DC/DC模塊不工作，此時太陽能電池工作在MPPT狀態，獨立為負載供電，剛好匹配負載需求，為非穩態狀態；

當Vbat＜Vci時，狀態一轉換為狀態二；當Vbat＞Vci時，狀態二轉換為狀態三；Ppv＜Pload時，狀態二、三轉換為狀態九；Vbat＞Vful時，狀態三轉換為狀態四；Ppv＞Pload時，狀態一轉換為狀態九；Vbat＜Vcv時，狀態九轉換為狀態一；Ppv＞Pstart時，狀態八轉換為狀態九；Ppv+Pbat＞Pload時，狀態九轉換為狀態五；Ppv+Pbat＜Pload，且Ppv＜Pstart時，狀態七轉換為狀態八；?Pbat＞Pload時，狀態五轉換為狀態七；Ppv+Pbat＜Pload時，狀態五轉換為狀態六；Ppv＞Pstart時，狀態六轉換為狀態五；Pbat＞Pload時，狀態五轉換為狀態七；Pbat＞Pload時，狀態六轉換為狀態七；

Pbat是蓄電池功率、Pstart是系統啟動功率；Vcv是恒壓充電電壓門限、Vci是恒流充電電壓門限、Vful是蓄電池充滿電壓門限、Vbat是蓄電池電壓，Ppv、?Pload分別為太陽能電池輸出功率、負載需求功率。

2.?根據權利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法的狀態判別條件如下：

蓄電池充電：當Ppv>Pload時，太陽能電池處于狀態一、狀態二或狀態三；當Ppv<Pload時太陽能電池處于狀態六；

蓄電池放電：當Ppv<Pload時，太陽能電池處于狀態五或狀態七；

蓄電池休眠：當Ppv>Pload時，太陽能電池處于狀態四；當Ppv<Pload時，太陽能電池處于狀態八；其中，Ppv、?Pload分別為太陽能電池輸出功率、負載需求功率。

3.?據權利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法首先設定初始狀態，設定狀態八為休眠狀態，狀態九為啟機狀態；太陽能電池的功率輸出信號將系統從休眠中喚醒，進入狀態九；系統啟動后根據光伏與負載的功率匹配狀態和蓄電池能量狀態，判斷系統的下一個工作狀態，是為負載供電或是為蓄電池充電。