[發明專利]一種全數字控制光伏組件模擬裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201410272535.4
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104065265A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 蔣偉;王樹人
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/32
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東

技術領域

本發明涉及一種光伏電池，特別涉及一種光伏電池模擬裝置。

背景技術

現有技術中公開了關于一種太陽能模擬電源的文獻，文章名稱為：“Research on Novel Digital Photovoltaic Array Simulator”, 期刊名為： International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, 發表日期：May 2010, 具體章節位置：vol. 2, pp. 1077-1080 , 作者：Z.Housheng and Z. Yanlei.本文采用了BUCK變換器進行模擬電源設計，采用數字式控制方式及二次多項式擬合算法。采用此結構的問題在于：1.未考慮系統在開路和短路情況下的工作狀況從而采取相應的控制、保護措施；2.沒有負載突變的瞬態情況下對輸出過電流和過電壓的控制功能。

發明內容

本發明的目的是提供一種全數字控制光伏組件模擬裝置及其控制方法，使得電路在開路和短路時工作更加可靠和安全。

本發明的目的是這樣實現的：一種全數字控制光伏組件模擬裝置及其控制方法，所述模擬裝置包括主電路和控制電路；

所述主電路包括第三濾波電容C3、輸出電容C4、輸入電壓采集電路、同步降壓變換器、電流測量調理電路、輸出電壓采集電路、過壓保護開關管Q3以及過流保護開關管Q4，所述同步降壓變換器輸入端正極接輸入電源、負極接地，所述同步降壓變換器輸入端正負極之間接濾波電容C3和輸入電壓采樣電路，同步降壓變換器輸出端正負極之間接輸出電壓采集電路、輸出電容C4和過壓保護開關管Q3，同步降壓變換器輸出端負極上串接有過流保護開關管Q4；所述輸入電壓采集電路包括串聯的第二電阻R2和第八電阻R8，第八電阻R8的兩端跨接有第五濾波電容C5，第五濾波電容C5的正極為電壓采樣端；所述輸出電壓采集電路包括第三電阻R3和第九電阻R9，第九電阻R9的兩端跨接有第六濾波電容C6，第六濾波電容的正極為電壓采樣端，所述電流測量調理電路串接在同步降壓變換器內的電感L1輸出端；

所述控制電路包括同步降壓變換器開關管驅動電路、過壓保護開關管驅動電路、過流保護開關管驅動電路、開關管驅動供電電源、電流測量調理電路及DSP供電電源以及DSP，所述電流測量調理電路、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路的信號輸出端連接在DSP的信號輸入端，所述DSP的信號輸出端與同步降壓變換器開關管驅動電路、過壓保護開關管驅動電路、過流保護開關管驅動電路相連。開關管驅動供電電源為各開關管驅動電路供電，電流測量調理電路及DSP供電電源分別為DSP和電流測量調理電路供電；

本裝置工作時，通過輸出電壓采集電路和電流測量調理電路分別采集當前系統輸出電壓vCS、輸出電流iLS送入DSP，同時將預設光伏V-I曲線以二維表的形式預先寫入DSP，DSP在電壓測量值vCS等于二維表中某一電壓項時，直接查表給出電流參考值I^*REF，如采樣電壓值不等于二維表中任一電壓項時，采用線型插值方法計算參考電流；系統得到I^*REF后，與當前電流測量值iLS比較，得到的差值經過電流環PI調節器生成控制占空比d1；同時設定V^*REF為裝置輸出電壓最大值，與當前電壓測量值vCS比較，得到的差值經過電壓環PI調節器生成控制占空比d2；

如果裝置正常帶載，系統的輸出電壓vCS應小于裝置輸出電壓最大值V^*REF，所以d2飽和而d1不飽和，兩個占空比d1、d2經過最小值篩選器，篩選到不飽和的占空比d1，達到控制輸出電流的目的；

當裝置輸出短路時，檢測到輸出電壓vCS接近零，則DSP經過查表后得到輸出最大電流I^*REF即光伏短路電流iLS；在此工況下，由于輸出等效電阻非常小且輸出電壓接近0，所以運算結果d2飽和而d1不飽和，兩個占空比經過最小值篩選器，篩選到不飽和的占空比d1，達到控制輸出電流的目的；

當裝置輸出開路時，由于無負載消耗能量，一旦有占空比輸入，裝置輸出電容C4電壓即刻上升且下降緩慢，此時輸出電壓vCS會接近甚至超過預設的光伏開路電壓V^*REF，在輸出電壓vCS非常接近預設開路電壓V^*REF時，占空比d1、d2均不飽和且很小，兩個占空比經過最小值篩選器，篩選到任一個不飽和的占空比，均可達到控制輸出電壓的目的。