[發明專利]光伏供電系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201410398457.2
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104184396A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 林貞汛;蔣贏;潘婷;藍培芝;董玉龍;唐良美;黃遠康;賀翔宇
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02S10/20
• 分類號: H02S10/20;H02M3/335;G05F1/67
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種光能供電系統，特別是涉及一種基于雙向直流/直流轉換器的光伏供電系統及其控制方法。

背景技術

圖1所示為現有技術的一種光伏供電系統的結構框圖。如圖所示，該光伏供電系統用于給負載19(例如，包括輻熱爐，電磁爐，冰箱等直流負載和交流負載)供電，其進一步包括光伏陣列10(例如，太陽能電池板)，最大功率點跟蹤器12(Maximum?Power?Point?Tracking，簡稱MPPT)，直流/直流轉換器14，直流/交流轉換器16以及電池模塊18。

該光伏供電系統的工作過程如下：由光伏陣列10輸出的電經過MPPT12采集光伏陣列10輸出的最大功率點，再由直流/直流轉換器14將最大功率點電壓升壓至360V的直流電，接著再經由直流/交流轉換器16逆變為220V的交流電，隨即向負載19中的交流負載供電。該光伏供電系統還包括電池模塊18用于在光能不足的條件下直接給直流/直流轉換器14輸出能量進而使負載19的供電不受環境條件影響。然而，前述這種光伏供電系統的轉換環節多，且每個環節都會造成不容忽視的能量損耗，因此導致整個光伏供電系統的光電轉換效率降低，此外，前述這種光伏供電系統的成本較高，不利于新能源應用的推廣。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種更高效且成本較低的光伏供電系統及其控制方法。

本發明提供了一種光伏供電系統，用于給直流負載供電，所述光伏供電系統少包括：光伏陣列，用于將光能轉換為電能；最大功率點跟蹤器，用于追蹤所述光伏陣列的最大功率點，并輸出直流電；單向直流/直流轉換器，用于將所述最大功率點跟蹤器輸出的直流電轉換為預定電平的直流電。其中，所述光伏供電系統還包括：雙向直流/直流轉換器，當所述光伏陣列輸出的電能大于所述直流負載所需的電能時，所述雙向直流/直流轉換器控制將多余的電能用于給蓄電池模塊充電；當所述光伏陣列輸出的電能小于所述直流負載所需的電能時，所述雙向直流/直流轉換器控制由所述蓄電池模塊補充所述直流負載所需的電能不足的部分。

本發明的光伏供電系統還包括數字信號處理控制器，其一端連接所述雙向直流/直流轉換器，用于控制所述雙向直流/直流轉換器，其另一端經由反饋回路連接至所述直流負載。

本發明的數字信號處理控制器進一步包括：A/D采樣單元，用于通過采樣程序用事物管理器的定時器定時地觸發對所述單向直流/直流轉換器的輸入電壓的采樣操作；計算單元，用于將檢測到的所述單向直流/直流轉換器的輸入電壓與參考電壓相比較，得到偏差信號；接著，使用PI調節器、計算、限幅、比較環節得到導通比；隨后，通過將所述導通比與三角波相比較；以及PWM信號發生器，根據所述導通比與三角波的比較結果生成PWM信號，以將所述雙向直流/直流轉換器切換至合適的工作模式。

本發明還提供一種光伏供電系統的控制方法，其應用于包括有雙向直流/直流轉換器的光伏供電系統，所述光伏供電系統的控制方法至少包括以下步驟：執行采樣操作，并判斷采樣值是否正常；當所述采樣值為正常時，根據相應的算法計算相關的信號參數；當所述采樣值非正常時，執行中斷服務；輸出相應的PWM信號進而將所述雙向直流/直流轉換器切換至合適的工作模式。

本發明的光伏供電系統的控制方法，其中，所述根據相應的算法計算相關的信號參數的步驟進一步包括：通過采樣程序用事物管理器的定時器定時地觸發對所述單向直流/直流轉換器的輸入電壓的采樣操作；將檢測到的所述單向直流/直流轉換器的輸入電壓與參考電壓相比較，得到偏差信號；使用PI調節器、計算、限幅、比較環節得到導通比；通過將所述導通比與三角波相比較；以及根據所述導通比與三角波的比較結果生成PWM信號，以將所述雙向直流/直流轉換器切換至合適的工作模式。

與現有技術相比，本發明的包含有雙向直流/直流轉換器的光伏供電系統減少了逆變環節，即在最大功率追蹤器輸出直流電后，僅僅經由單向直流/直流轉換器便直接傳送給直流負載，因此可以大大減少整個光伏供電系統的能量損耗，從而提高光伏轉換的效率。另外，本發明的包含有數字信號處理控制器的光伏供電系統滿足了光伏供電系統對時間實時性的要求，采用數字控制技術取代傳統的模擬控制技術，其一方面可以明顯減少硬件電路的器件，提高控制的精度，另一方面消除了溫漂現象，從而進一步有效地降低了光伏供電系統的成本并提高了功效。

以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明，以使本發明的特性和優點更為明顯。

附圖說明

圖1所示為現有技術的一種光伏供電系統的結構框圖；