[發(fā)明專利]光伏充電器容錯控制方法及應(yīng)用該方法的光伏充電器

有效

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• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103972959A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔福軍;陳四雄;游玉香;洪開慧
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門科華恒盛股份有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏充電器的控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光伏充電器容錯控制方法及應(yīng)用該方法的光伏充電器。

背景技術(shù)

光伏充電器是光伏發(fā)電設(shè)備與儲能裝置(如蓄電池等)連接的重要設(shè)備，起著能量轉(zhuǎn)換和對蓄電池智能管理的作用。光伏充電器通常分為具有MPPT功能和不帶MPPT功能，不帶MPPT功能的光伏充電器基本是恒壓控制模式，對光伏的利用率會偏低，導(dǎo)致能量損失。

最大功率跟蹤(MPPT:Maxium Power Point Tracking)是光伏系統(tǒng)最重要的功能，保證光伏組件能輸出最大功率。常用的MPPT算法是擾動觀察法(Perturb and Observe)，其做法是采集光伏電壓和光伏電流，計(jì)算光伏功率，每隔一段時間擾動一下光伏電壓，觀察光伏功率變化，如果功率變大就往剛才擾動的方向繼續(xù)擾動，如果功率變小，則往相反的方向擾動。MPPT算法是為了最大效率的利用光伏能量，提高光伏組件的到后備電池和直流設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率。

同時光伏充電器需要對電池實(shí)行智能管理，根據(jù)后備蓄電池容量配置情況，實(shí)時調(diào)節(jié)充放電電流，防止過充或者過放，造成對電池的損壞，降低電池使用時間；另外光伏充電器需要監(jiān)控負(fù)載輸出情況，對光伏充電器超負(fù)荷工作，需要及時作出過流告警或者過流保護(hù)，不要損害光伏充電器和蓄電池。

通常光伏充電器包括三個霍爾電流傳感器，分別采樣光伏極板輸出電流Ipv、蓄電池電流Ibat、負(fù)載電流Iload，3個電流采樣值Ipv、Ibat、Iload在控制系統(tǒng)中起著重要的作用，(1)在進(jìn)行MPPT算法時需要用到光伏電壓和光伏電流計(jì)算光伏功率，如果光伏電流傳感器發(fā)生故障，則無法得到實(shí)際真實(shí)功率，無法在進(jìn)行MPPT算法跟蹤，導(dǎo)致系統(tǒng)無法充電或者光伏利用率降低的問題。(2)、在充放電過程中，需要根據(jù)電池容量的配置情況，需要根據(jù)采集的電池電流，通過閉環(huán)控制防止電池過充、過放，如果電池電流傳感器發(fā)生故障，則無法進(jìn)行電池過充、過放的保護(hù)。(3)、實(shí)時采集負(fù)載輸出電流，對負(fù)載輸出電流進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)輸出電流超過系統(tǒng)對輸出電流設(shè)定范圍時，需要告警或者作出相應(yīng)的保護(hù)，如果負(fù)載電流傳感器發(fā)生故障，則無法進(jìn)行輸出過流告警和過流保護(hù)。

光伏充電器的控制系統(tǒng)的安全可靠性將直接影響太陽能充電系統(tǒng)的正常可靠運(yùn)行，其中電流傳感器的故障問題又是控制系統(tǒng)故障問題不可忽視的一部分，一旦涉及控制系統(tǒng)功能的電流傳感器發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致現(xiàn)有控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定，甚至造成電池或者光伏充電器本身的安全性，因此如何在某個電流傳感器發(fā)生故障時，及時作出相應(yīng)措施，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行對太陽能充電控制系統(tǒng)可靠性和安全性具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種光伏充電器容錯控制方法，充分考慮了在某一個電流傳感器發(fā)生故障時，利用其他電壓電流參數(shù)進(jìn)行信息重構(gòu)，保證系統(tǒng)正常工作，同時作出故障告警。

本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)：一種光伏充電器容錯控制方法，其特征在于：按如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟1：實(shí)時監(jiān)控獲得光伏極板輸出的電流信號Ipv、蓄電池電流信號Ibat、負(fù)載電流信號Iload、光伏極板輸出的電壓信號Vpv、蓄電池電壓信號Vbat；其中Ipv由第一電流傳感器采集，Ibat由第二電流傳感器采集，Iload由第三電流傳感器采集；

步驟2：計(jì)算光伏極板的輸出功率Ppv＝Vpv×Ipv，即光伏充電器的輸入功率，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏極板的輸出電壓電流參數(shù)計(jì)算光伏充電器的等效輸出功率Pout1＝Ppv×η＝Vpv×Ipv×η，其中η為光伏充電器的效率；

步驟3：利用蓄電池電流信號Ibat，判斷蓄電池處于充電狀態(tài)，還是放電狀態(tài)，若蓄電池處于充電狀態(tài)，進(jìn)入步驟4，若蓄電池處于放電狀態(tài)，進(jìn)入步驟5；

步驟4：利用光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計(jì)算光伏充電器的輸出功率Pout＝Vbat×(Iload+Ibat)，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計(jì)算光伏充電器的等效輸出電流值Iout1＝Pout1/Vbat，即Iout1＝Vpv×Ipv×η/Vbat，利用光伏充電器的輸出參數(shù)計(jì)算光伏充電器的輸出電流值Iout＝Ibat+Iload，其中η為光伏充電器的效率，進(jìn)入步驟6；