光伏供電系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏供電系統(tǒng)及其控制方法，用于給直流負(fù)載供電，所述光伏供電系統(tǒng)少包括：光伏陣列，用于將光能轉(zhuǎn)換為電能；最大功率點(diǎn)跟蹤器，用于追蹤所述光伏陣列的最大功率點(diǎn)，并輸出直流電；單向直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于將所述最大功率點(diǎn)跟蹤器輸出的直流電轉(zhuǎn)換為預(yù)定電平的直流電。其中，所述光伏供電系統(tǒng)還包括：雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器，當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能大于所述直流負(fù)載所需的電能時(shí)，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器控制將多余的電能用于給蓄電池模塊充電；當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能小于所述直流負(fù)載所需的電能時(shí)，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器控制由所述蓄電池模塊補(bǔ)充所述直流負(fù)載所需的電能不足的部分。
【專利說(shuō)明】光伏供電系統(tǒng)及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光能供電系統(tǒng)，特別是涉及一種基于雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的光伏供電系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種光伏供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，該光伏供電系統(tǒng)用于給負(fù)載19(例如，包括輻熱爐，電磁爐，冰箱等直流負(fù)載和交流負(fù)載)供電，其進(jìn)一步包括光伏陣列10 (例如,太陽(yáng)能電池板)，最大功率點(diǎn)跟蹤器12 (Maximum Power PointTracking,簡(jiǎn)稱MPPT)，直流/直流轉(zhuǎn)換器14，直流/交流轉(zhuǎn)換器16以及電池模塊18。
[0003]該光伏供電系統(tǒng)的工作過(guò)程如下:由光伏陣列10輸出的電經(jīng)過(guò)MPPT12采集光伏陣列10輸出的最大功率點(diǎn)，再由直流/直流轉(zhuǎn)換器14將最大功率點(diǎn)電壓升壓至360V的直流電，接著再經(jīng)由直流/交流轉(zhuǎn)換器16逆變?yōu)?20V的交流電，隨即向負(fù)載19中的交流負(fù)載供電。該光伏供電系統(tǒng)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(zhuǎn)換器14輸出能量進(jìn)而使負(fù)載19的供電不受環(huán)境條件影響。然而，前述這種光伏供電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，且每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)造成不容忽視的能量損耗，因此導(dǎo)致整個(gè)光伏供電系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率降低，此外，前述這種光伏供電系統(tǒng)的成本較高，不利于新能源應(yīng)用的推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種更高效且成本較低的光伏供電系統(tǒng)及其控制方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種光伏供電系統(tǒng)，用于給直流負(fù)載供電，所述光伏供電系統(tǒng)少包括:光伏陣列，用于將光能轉(zhuǎn)換為電能；最大功率點(diǎn)跟蹤器，用于追蹤所述光伏陣列的最大功率點(diǎn)，并輸出直流電；單向直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于將所述最大功率點(diǎn)跟蹤器輸出的直流電轉(zhuǎn)換為預(yù)定電平的直流電。其中，所述光伏供電系統(tǒng)還包括:雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器，當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能大于所述直流負(fù)載所需的電能時(shí)，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器控制將多余的電能用于給蓄電池模塊充電；當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能小于所述直流負(fù)載所需的電能時(shí)，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器控制由所述蓄電池模塊補(bǔ)充所述直流負(fù)載所需的電能不足的部分。
[0006]本發(fā)明的光伏供電系統(tǒng)還包括數(shù)字信號(hào)處理控制器，其一端連接所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于控制所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器，其另一端經(jīng)由反饋回路連接至所述直流負(fù)載。
[0007]本發(fā)明的數(shù)字信號(hào)處理控制器進(jìn)一步包括:A/D采樣單元，用于通過(guò)采樣程序用事物管理器的定時(shí)器定時(shí)地觸發(fā)對(duì)所述單向直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的采樣操作；計(jì)算單元，用于將檢測(cè)到的所述單向直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與參考電壓相比較，得到偏差信號(hào)；接著，使用PI調(diào)節(jié)器、計(jì)算、限幅、比較環(huán)節(jié)得到導(dǎo)通比；隨后，通過(guò)將所述導(dǎo)通比與三角波相比較；以及PWM信號(hào)發(fā)生器，根據(jù)所述導(dǎo)通比與三角波的比較結(jié)果生成PWM信號(hào)，以將所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式。
[0008]本發(fā)明還提供一種光伏供電系統(tǒng)的控制方法，其應(yīng)用于包括有雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的光伏供電系統(tǒng)，所述光伏供電系統(tǒng)的控制方法至少包括以下步驟:執(zhí)行采樣操作，并判斷采樣值是否正常；當(dāng)所述采樣值為正常時(shí)，根據(jù)相應(yīng)的算法計(jì)算相關(guān)的信號(hào)參數(shù)；當(dāng)所述采樣值非正常時(shí)，執(zhí)行中斷服務(wù)；輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)進(jìn)而將所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式。
[0009]本發(fā)明的光伏供電系統(tǒng)的控制方法，其中，所述根據(jù)相應(yīng)的算法計(jì)算相關(guān)的信號(hào)參數(shù)的步驟進(jìn)一步包括:通過(guò)采樣程序用事物管理器的定時(shí)器定時(shí)地觸發(fā)對(duì)所述單向直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的采樣操作；將檢測(cè)到的所述單向直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與參考電壓相比較，得到偏差信號(hào)；使用PI調(diào)節(jié)器、計(jì)算、限幅、比較環(huán)節(jié)得到導(dǎo)通比；通過(guò)將所述導(dǎo)通比與三角波相比較；以及根據(jù)所述導(dǎo)通比與三角波的比較結(jié)果生成PWM信號(hào)，以將所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的包含有雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的光伏供電系統(tǒng)減少了逆變環(huán)節(jié)，即在最大功率追蹤器輸出直流電后，僅僅經(jīng)由單向直流/直流轉(zhuǎn)換器便直接傳送給直流負(fù)載，因此可以大大減少整個(gè)光伏供電系統(tǒng)的能量損耗，從而提高光伏轉(zhuǎn)換的效率。另外，本發(fā)明的包含有數(shù)字信號(hào)處理控制器的光伏供電系統(tǒng)滿足了光伏供電系統(tǒng)對(duì)時(shí)間實(shí)時(shí)性的要求，采用數(shù)字控制技術(shù)取代傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù)，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(xiàn)象，從而進(jìn)一步有效地降低了光伏供電系統(tǒng)的成本并提高了功效。
[0011]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，以使本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)更為明顯。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種光伏供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2所不為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的光伏供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖3所示為本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的光伏供電系統(tǒng)中的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的電路不意圖；
[0015]圖4所示為如圖3所示實(shí)施例的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式下的等效電路不意圖；
[0016]圖5所示為如圖3所示實(shí)施例的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器工作在升壓模式下的等效電路不意圖；
[0017]圖6所示為本發(fā)明如圖3所示實(shí)施例的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的控制電路連接示意圖；
[0018]圖7所示為本發(fā)明如圖6所示實(shí)施例的DSP控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖8所示為如圖7所示實(shí)施例的DSP控制器的控制方法的流程示意圖；以及
[0020]圖9所示為圖8所示實(shí)施例的DSP控制器的中斷服務(wù)的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的說(shuō)明。盡管本發(fā)明將結(jié)合一些【具體實(shí)施方式】進(jìn)行闡述和說(shuō)明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實(shí)施方式。相反，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
[0022]另外，為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外一些實(shí)例中，對(duì)于大家熟知的方法、流程、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0023]圖2所不為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的光伏供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)施例的基于雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的光伏供電系統(tǒng)用于給直流負(fù)載29供電，其進(jìn)一步包括光伏陣列20 (例如，太陽(yáng)能電池板)，MPPT22，單向直流/直流轉(zhuǎn)換器24，雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26以及蓄電池模塊28。其中，本發(fā)明的光伏供電系統(tǒng)還包括數(shù)字信號(hào)處理控制器(Digital Signal Processing,簡(jiǎn)稱DSP控制器)27,該DSP控制器27的一端連接至雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26，用于控制該雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26 ;該DSP控制器27的另一端經(jīng)由反饋回路連接至直流負(fù)載29。
[0024]結(jié)合圖2和圖1可知，相較于如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的光伏供電系統(tǒng)，本發(fā)明的包含有雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26的光伏供電系統(tǒng)減少了逆變環(huán)節(jié)，即在MPPT22輸出直流后，僅僅經(jīng)由單向直流/直流轉(zhuǎn)換器24便直接傳送給直流負(fù)載29，因此可以大大減少整個(gè)光伏供電系統(tǒng)的能量損耗，從而提高光伏轉(zhuǎn)換的效率。另外，本發(fā)明的包含有DSP控制器27的光伏供電系統(tǒng)滿足了光伏供電系統(tǒng)對(duì)時(shí)間實(shí)時(shí)性的要求，采用數(shù)字控制技術(shù)取代傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù)，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(xiàn)象，從而進(jìn)一步有效地降低了光伏供電系統(tǒng)的成本并提高了功效。
[0025]接著,請(qǐng)參閱圖3至圖5。其中，圖3所示為本發(fā)明如圖2所示實(shí)施例的光伏供電系統(tǒng)中的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26的電路示意圖。圖4所示為如圖3所示實(shí)施例的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26工作在降壓模式下的等效電路示意圖。圖5所示為如圖3所示實(shí)施例的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26工作在升壓模式下的等效電路示意圖。以下將結(jié)合圖2至圖5詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的光伏供電系統(tǒng)的操作。
[0026]光伏陣列20輸出的電經(jīng)由MPPT22升壓后輸出，當(dāng)光照充足時(shí)，即此時(shí)光伏陣列20輸出的電能大于直流負(fù)載29所需的電能時(shí)，通過(guò)控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26，多余的電能將用于給蓄電池模塊28充電，此時(shí)，雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26工作在降壓模式下。
[0027]參閱圖4，當(dāng)雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26工作在降壓模式下時(shí)，S1、S4作為一對(duì)開關(guān)管，S2、S3作為另外一對(duì)開關(guān)管接入電路。當(dāng)SI和S4都導(dǎo)通，S2和S3都關(guān)斷時(shí)，變壓器一次側(cè)N3處的電壓為正，變壓器二次側(cè)NI和N2處的感應(yīng)電壓都為正，此時(shí)位于變壓器二次側(cè)NI的支路上的二極管D5不導(dǎo)通，位于變壓器二次側(cè)N2的支路上的二極管D6導(dǎo)通，進(jìn)而對(duì)直流負(fù)載29(圖4未示出)施加上正下負(fù)的電壓，并對(duì)電容充電，形成回路。當(dāng)S2和S3都導(dǎo)通，SI和S4都關(guān)斷時(shí)，變壓器一次側(cè)N3處的電壓為負(fù)，變壓器二次側(cè)NI和N2處的感應(yīng)電壓都為負(fù)，此時(shí)位于變壓器二次側(cè)N2的支路上的二極管D6不導(dǎo)通，位于變壓器二次側(cè)NI的支路上的二極管D5導(dǎo)通，進(jìn)而對(duì)直流負(fù)載29(圖4未示出)施加上正下負(fù)的電壓，并對(duì)電容充電，形成回路。變壓器一次側(cè)的LC電路具有濾波功能，以防止高頻電壓對(duì)直流負(fù)載產(chǎn)生干擾，進(jìn)而抑制電壓尖峰的現(xiàn)象。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，變壓器T的變比為η =Ν3/Ν1 = Ν3/Ν2 = 2，通過(guò)1/2變壓器的二級(jí)側(cè)為負(fù)載提供上正下負(fù)的Uin/2電壓，從而實(shí)現(xiàn)了降壓的功能。
[0028]光伏陣列20輸出的電經(jīng)由MPPT22升壓后輸出，當(dāng)光照不足時(shí)，即光伏陣列20輸出的電能不能滿足直流負(fù)載29所需要的電能時(shí)，通過(guò)控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26，不足的部分由蓄電池模塊28通過(guò)雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26匯集，再通過(guò)單向直流/直流轉(zhuǎn)換器24 —起給直流負(fù)載29，補(bǔ)充所需要的電能，此時(shí)雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26工作在升壓模式下。
[0029]參閱圖5，當(dāng)雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26工作在升壓模式下時(shí)，變壓器推挽側(cè)的S5、S6作為一對(duì)開關(guān)管，由于變壓器推挽側(cè)連接至光伏陣列20(圖5未示出)，電壓不太穩(wěn)定，因此需要在變壓器推挽側(cè)串聯(lián)接入一個(gè)電感。當(dāng)S5導(dǎo)通，S6關(guān)斷時(shí)，變壓器一次側(cè)NI處的電壓為正，變壓器二次側(cè)N3處的感應(yīng)電壓為正，于是變壓器二次側(cè)N3處連接的二極管D2、D3作為整流二極管導(dǎo)通工作，為直流負(fù)載(圖5未示出)提供上正下負(fù)的電壓，同時(shí)為電容充電，形成一個(gè)回路。當(dāng)S5關(guān)斷，S6導(dǎo)通時(shí)，變壓器一次側(cè)N2出的電壓為負(fù)，變壓器二次側(cè)N3處的感應(yīng)電壓為負(fù)，于是變壓器二次側(cè)N3處連接的二極管D4、Dl作為整流二極管導(dǎo)通工作，為直流負(fù)載(圖5未示出)提供上正下負(fù)的電壓，同時(shí)為電容充電，形成一個(gè)回路。由于變壓器推挽側(cè)有電感的存在，因此在S5和S6的占空比大于50%。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，變壓器T變比為η = Ν3/Ν1 = Ν3/Ν2 = 2，則變壓器二次側(cè)為負(fù)載提供上正下負(fù)的2Uin電壓，從而實(shí)現(xiàn)了升壓的作用。
[0030]除了圖4所示的降壓模式以及圖5所示的升壓模式之外，當(dāng)在晚上或者陰雨天的時(shí)候，光伏陣列20輸出的電能為零時(shí)，此時(shí)MPPT22停止工作，通過(guò)控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26用蓄電池模塊28(例如，48V的蓄電池模塊)單獨(dú)給直流負(fù)載29提供電能。由于雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26的輸出電壓與蓄電池模塊28的輸出電壓等級(jí)差比較大,在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26采用隔離型的結(jié)構(gòu)；此外，由于反激式雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本比較低以及瞬態(tài)響應(yīng)較快等優(yōu)點(diǎn)，因此，在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26為基于推挽電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電流型雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器。
[0031]圖6所示為本發(fā)明如圖3所示實(shí)施例的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26的控制電路連接示意圖。如圖6所示，DSP控制器27根據(jù)光伏陣列20的輸出以及直流負(fù)載29的狀態(tài)控制雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26中的功率開關(guān)管SI至S6的導(dǎo)通與否，從而將雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式，DSP控制器27與雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26之間還可以進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)電路25。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，該DSP控制器27可以是TMS320F2407芯片。進(jìn)一步地，該DSP控制器27進(jìn)一步包括A/D采樣單元270，計(jì)算單元272以及PWM信號(hào)發(fā)生器 274。
[0032]接著，請(qǐng)參閱圖7至圖9。圖7所示為本發(fā)明如圖6所示實(shí)施例的DSP控制器27的結(jié)構(gòu)框圖。圖8所示為如圖7所示實(shí)施例的DSP控制器27的控制方法的流程示意圖。圖9所示為圖8所示實(shí)施例的DSP控制器27的中斷服務(wù)的流程示意圖。以下結(jié)合圖7至圖9詳細(xì)地說(shuō)明如圖6所示實(shí)施例的DSP控制器27的操作。
[0033]DSP控制器27在開始操作之后執(zhí)行步驟SlO。在步驟SlO中，執(zhí)行采樣操作，并判斷采樣值是否正常。在一個(gè)實(shí)施例中，DSP控制器27中的A/D采樣單元270通過(guò)采樣程序用事物管理器的定時(shí)器定時(shí)地觸發(fā)對(duì)單向直流/直流轉(zhuǎn)換器24的輸入電壓U2的采樣操作，并判斷采樣值是否正常，若正常，則執(zhí)行步驟S12，若不正常，則執(zhí)行步驟S14。在一個(gè)實(shí)施例中，A/D采樣單元270在采樣時(shí)采用級(jí)聯(lián)模式，一次做16個(gè)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換通道分別為0-15。轉(zhuǎn)換完成后，在DSP控制器27的中斷服務(wù)子程序中讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果，該中斷服務(wù)子程序完成一次A/D米樣。
[0034]在步驟S12中，根據(jù)相應(yīng)的算法計(jì)算相關(guān)的信號(hào)參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，首先，DSP控制器27中的計(jì)算單元272將檢測(cè)到的單向直流/直流轉(zhuǎn)換器24的輸入電壓U2與參考電壓U3(例如，輸入電壓期望值)相比較，得到偏差信號(hào)e ;接著，通過(guò)計(jì)算單元272中的PI控制單元2720使用PI調(diào)節(jié)器、計(jì)算、限幅、比較環(huán)節(jié)得到導(dǎo)通比α。
[0035]在步驟S14中，執(zhí)行中斷服務(wù)。下文將結(jié)合圖9對(duì)一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0036]在步驟S16中，生成PWM信號(hào)，以將雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)將計(jì)算得到的導(dǎo)通比α與計(jì)算單元272中的比較器2722產(chǎn)生三角波相比較，生成驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)，進(jìn)而控制單向直流/直流轉(zhuǎn)換器24的輸入電壓。更詳細(xì)地說(shuō)，經(jīng)過(guò)以上步驟，生成的PWM有兩種情況:①當(dāng)測(cè)得U2小于U3，說(shuō)明光伏陣列20不能滿足直流負(fù)載29所需要的電能，DSP控制器27將生成占空比大于50%的PWM信號(hào)，從而使光伏供電系統(tǒng)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26工作在升壓模式當(dāng)測(cè)得U2大于U3，說(shuō)明光伏陣列20產(chǎn)生的電能大于直流負(fù)載27所需要的電能，DSP控制器27將生成占空比小于50%的PWM信號(hào)，從而使光伏供電系統(tǒng)的雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器26工作在降壓模式。
[0037]圖9所示，進(jìn)入DSP控制器27的中斷服務(wù)之后進(jìn)一步包括如下步驟:在步驟S20中，進(jìn)行電流電壓采樣；接著，在步驟S22中，執(zhí)行運(yùn)行控制；隨后，在步驟S24中，進(jìn)行電流PI調(diào)節(jié)；最后，在步驟S26中，調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比。
[0038]上文【具體實(shí)施方式】和附圖僅為本發(fā)明之常用實(shí)施例。顯然，在不脫離權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明精神和發(fā)明范圍的前提下可以有各種增補(bǔ)、修改和替換。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體的環(huán)境和工作要求在不背離發(fā)明準(zhǔn)則的前提下在形式、結(jié)構(gòu)、布局、比例、材料、元素、組件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實(shí)施例僅用于說(shuō)明而非限制，本發(fā)明之范圍由后附權(quán)利要求及其合法等同物界定，而不限于此前之描述。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏供電系統(tǒng)，用于給直流負(fù)載供電，所述光伏供電系統(tǒng)少包括:光伏陣列，用于將光能轉(zhuǎn)換為電能；最大功率點(diǎn)跟蹤器，用于追蹤所述光伏陣列的最大功率點(diǎn)，并輸出直流電；單向直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于將所述最大功率點(diǎn)跟蹤器輸出的直流電轉(zhuǎn)換為預(yù)定電平的直流電； 其特征在于，所述光伏供電系統(tǒng)還包括: 雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器，當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能大于所述直流負(fù)載所需的電能時(shí)，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器控制將多余的電能用于給蓄電池模塊充電；當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能小于所述直流負(fù)載所需的電能時(shí)，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器控制由所述蓄電池模塊補(bǔ)充所述直流負(fù)載所需的電能不足的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能為零時(shí)，停止所述最大功率點(diǎn)追蹤器，所述雙向直流/直流控制由所述蓄電池模塊單獨(dú)給所述直流負(fù)載供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏供電系統(tǒng)還包括數(shù)字信號(hào)處理控制器，其一端連接所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器，用于控制所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器，其另一端經(jīng)由反饋回路連接至所述直流負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能大于所述直流負(fù)載所需的電能時(shí)，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述光伏陣列輸出的電能小于所述直流負(fù)載所需的電能時(shí)，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器工作在升壓模式下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器采用隔離型的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器為基于推挽電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電流型雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理控制器根據(jù)所述光伏陣列的輸出以及所述直流負(fù)載的狀態(tài)控制所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器中的功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)閉，從而將所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理控制器與所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器之間包括驅(qū)動(dòng)電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理控制器進(jìn)一步包括: A/D采樣單元，用于通過(guò)采樣程序用事物管理器的定時(shí)器定時(shí)地觸發(fā)對(duì)所述單向直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的采樣操作； 計(jì)算單元，用于將檢測(cè)到的所述單向直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與參考電壓相比較，得到偏差信號(hào)；接著，使用PI調(diào)節(jié)器、計(jì)算、限幅、比較環(huán)節(jié)得到導(dǎo)通比；隨后，通過(guò)將所述導(dǎo)通比與三角波相比較；以及 PWM信號(hào)發(fā)生器，根據(jù)所述導(dǎo)通比與三角波的比較結(jié)果生成PWM信號(hào)，以將所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式。
11.根據(jù)據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理控制器為TMS320F2407 芯片。
12.一種光伏供電系統(tǒng)的控制方法，其應(yīng)用于包括有雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器的光伏供電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏供電系統(tǒng)的控制方法至少包括以下步驟: 執(zhí)行采樣操作，并判斷采樣值是否正常； 當(dāng)所述采樣值為正常時(shí)，根據(jù)相應(yīng)的算法計(jì)算相關(guān)的信號(hào)參數(shù)； 當(dāng)所述采樣值非正常時(shí)，執(zhí)行中斷服務(wù)； 輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)進(jìn)而將所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光伏供電系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)相應(yīng)的算法計(jì)算相關(guān)的信號(hào)參數(shù)的步驟進(jìn)一步包括: 通過(guò)采樣程序用事物管理器的定時(shí)器定時(shí)地觸發(fā)對(duì)所述單向直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的采樣操作； 將檢測(cè)到的所述單向直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與參考電壓相比較，得到偏差信號(hào); 使用PI調(diào)節(jié)器、計(jì)算、限幅、比較環(huán)節(jié)到導(dǎo)通比； 通過(guò)將所述導(dǎo)通比與三角波相比較；以及 根據(jù)所述導(dǎo)通比與三角波的比較結(jié)果生成PWM信號(hào)，以將所述雙向直流/直流轉(zhuǎn)換器切換至合適的工作模式。
【文檔編號(hào)】H02S10/20GK104184396SQ201410398457
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】林貞汛, 蔣贏, 潘婷, 藍(lán)培芝, 董玉龍, 唐良美, 黃遠(yuǎn)康, 賀翔宇 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院