本發(fā)明涉及光儲電源智能控制的，公開了一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)及裝置。

背景技術：

1、現(xiàn)今電池儲能技術在各行各業(yè)應用廣泛，如新能源汽車行業(yè)的動力電池，移動充電電源，家庭應急電源，野外作業(yè)電源等。根據(jù)不同的應用場景，往往對電池組的串并方式，輸入輸出接口等有不同的需求。但是現(xiàn)有應用，輸入充電接口功能單一，一般只能外接交流轉(zhuǎn)直流充電器充電，輸出接口電壓固定，不能自動識別插入設備的電壓，其次現(xiàn)有的充電管理系統(tǒng)通?；陬A設的充電模式和時間表，缺乏對環(huán)境變化和用戶行為的動態(tài)響應能力。這可能導致電能利用率低下或者電池壽命不佳。

2、例如現(xiàn)有授權公告號為cn116454949b的中國專利公開一種光儲充放電智能控制系統(tǒng)，該發(fā)明通過發(fā)電設備的基本信息，分析得到儲能設備的適宜充電電流和適宜充電電壓，進而對儲能設備的充電參數(shù)和充電時長進行調(diào)控，保證儲能設備充電的平穩(wěn)性和安全性，防止出現(xiàn)過充；通過用電設備的基本信息對儲能設備的放電參數(shù)和放電時長進行調(diào)控，使得儲能設備的放電處于穩(wěn)定狀態(tài)，防止出現(xiàn)過放；獲取歷史周期內(nèi)儲能設備的運行信息，分析得到儲能設備的性能衰減系數(shù)，進一步分析儲能設備的參考剩余使用壽命，結(jié)合多項指標對儲能設備的性能損耗進行分析，進而預估儲能設備的剩余使用壽命，提高分析結(jié)果的準確性。

3、上述專利過度依賴數(shù)據(jù)的采集和處理，沒有具體說明如何確保數(shù)據(jù)的準確性和完整性，在實際應用中，數(shù)據(jù)采集和處理的質(zhì)量直接影響到后續(xù)分析的可靠性和準確性，而且光儲電源遇到環(huán)境惡劣情況也會導致數(shù)據(jù)采集的準確性降低；未對每一個監(jiān)測模型設置優(yōu)化單元，由于每個監(jiān)測模型監(jiān)測和預測數(shù)據(jù)都是相互聯(lián)系的，因此，模型的準確性和實時性影響數(shù)據(jù)監(jiān)測和光儲充放電控制的準確性，在未對每一個監(jiān)測模型設置優(yōu)化模型單元的情況下，會導致光儲充放電無法根據(jù)實際環(huán)境進行控制，而且未設置周期性校準，大大降低監(jiān)測模型算法實時性。

技術實現(xiàn)思路

1、本部分的目的在于概述本發(fā)明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本技術的說明書摘要和發(fā)明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)，包括：

3、光伏輸入模塊，包括升壓單元、占空比監(jiān)測模型和占空比控制單元，占空比監(jiān)測模型用于監(jiān)測升壓單元電容占空比，占空比控制單元用于控制升壓單元電容占空比；

4、雙向控制模塊，包括光伏充電功率監(jiān)測單元、輸出控制單元，光伏充電功率監(jiān)測單元用于監(jiān)測光儲電源充電功率，輸出控制單元用于控制光儲電源輸出功率；

5、直流輸出模塊，用于控制光儲電源直流輸出端輸出電壓；

6、交流輸出模塊，用于控制光儲電源交流輸出端輸出電流；

7、控制優(yōu)化模塊，包括性能衰減監(jiān)測單元、損失項擬合單元和控制策略優(yōu)化單元，性能衰減監(jiān)測單元用于監(jiān)測并預測光儲電源輸出功率衰減，損失項擬合單元用于擬合光儲電源輸出功率衰減實際值和預測值的損失項，控制策略優(yōu)化單元用于接收損失項并優(yōu)化光儲電源輸出策略。

8、作為本發(fā)明一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：

9、所述占空比監(jiān)測模型通過電容器狀態(tài)監(jiān)測實時監(jiān)測電容器的電壓情況，通過測量電容充電時間和放電時間的比例，確定電容器的占空比，基于電容占空比的監(jiān)測結(jié)果評估升壓單元的工作效率和穩(wěn)定性；

10、所述占空比監(jiān)測模型通過計算電壓信號高電平持續(xù)時間與總周期的比例進行監(jiān)測，表達式如下所示：

11、

12、其中，為電容占空比實時數(shù)據(jù)，為電壓信號高電平持續(xù)時間，為總周期時間；

13、所述占空比控制單元接收占空比監(jiān)測評估結(jié)果，根據(jù)系統(tǒng)需求動態(tài)調(diào)整電容器的充放電時間比例，以調(diào)節(jié)輸出電壓的穩(wěn)定性和精確性；

14、通過誤差算法評估實際占空比與目標占空比之間的誤差率，所述誤差率表達式如下所示：

15、

16、其中，為占空比誤差率，為實際占空比，為目標占空比。

17、作為本發(fā)明一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：

18、所述光伏充電功率監(jiān)測單元包括光照強度和電池充電電壓電流的測量值，進而計算得到光儲電源的充電功率；

19、所述充電功率計算表達式如下所示：

20、

21、其中，為充電功率，為電池充電電壓，為電池充電電流，為光照強度對光儲電源充電功率影響常數(shù)，為光伏陣列面積，g為光照強度；

22、光儲電源系統(tǒng)通過所述光伏充電功率監(jiān)測單元對充電方式進行判斷，并通過輸出控制單元控制供能方式；

23、若無負載且充電功率飽和，則光伏陣列單獨為光儲電源充電，若有負載且充電功率飽和，負荷消耗后多余的電能流向光儲電源儲能，若有負載且充電功率不足時，則光伏陣列和光儲電源原有儲能共同供能，若充電功率為0，則由光儲電源原有儲能供能。

24、作為本發(fā)明一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：

25、所述若有負載且充電功率飽和，負荷消耗后多余的電能流向光儲電源儲能，若有負載且充電功率不足時，則光伏陣列和光儲電源原有儲能共同供能通過雙向控制模塊控制；

26、所述雙向控制模塊包括充電向和放電向，通過雙向控制模塊完成，雙向控制模塊通過控制線路電感電流進而對充電向電壓轉(zhuǎn)換至放電向電壓。

27、作為本發(fā)明一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：

28、所述電感電流監(jiān)測表達式如下所示：

29、

30、其中，為電感電流，為雙向控制模塊電感值，為開關頻率，為電感端電壓，為光伏陣列轉(zhuǎn)化電壓，為電感端電壓與光伏陣列轉(zhuǎn)化電壓比值作為電感電流轉(zhuǎn)化系數(shù)；

31、通過監(jiān)測電感電流，進而控制光儲電源原有電能輸出，若電感電流大于預設閾值，則光伏陣列轉(zhuǎn)化電能用于負載供能和光儲電源充電。

32、作為本發(fā)明一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：

33、直流輸出模塊通過接收高壓側(cè)輸出電壓通過光儲電源有源全橋隔離變換器輸出直流電壓，光儲電源有源全橋隔離變換器包括變壓器、二極管、三極管、電容元件，其中光儲電源有源全橋隔離變換器數(shù)學模型表達式如下所示：

34、

35、其中，為輸出直流電壓值，為變壓器一次側(cè)匝數(shù)，為變壓器二次側(cè)匝數(shù)，為開關信號占空比，為光伏陣列轉(zhuǎn)化電壓值，為負載電阻，為開關頻率，為電壓傳輸電感；

36、所述光儲電源三相逆變器電感方程和電容方程通過拉斯變換計算狀態(tài)方程；

37、所述光儲電源三相逆變器交流電壓轉(zhuǎn)換狀態(tài)方程數(shù)學模型計算表達式如下所示：

38、

39、其中，為a相交流端線電壓，為b相交流端線電壓，為c相交流端線電壓，s為拉斯變換符號，為a相交流端線電流，為b相交流端線電流，為c相交流端線電流，為a相電流，為b相電流，為c相電流，為濾波電路中電容值；

40、所述光儲電源三相逆變器交流電流轉(zhuǎn)換狀態(tài)方程計算表達式：

41、

42、其中，為a相交流端線電壓，為b相交流端線電壓，為c相交流端線電壓，為a相電壓，為b相電壓，為c相電壓，為濾波電路中電感值，為線路補償常數(shù)；

43、所述濾波電路作為二端口網(wǎng)絡傳遞函數(shù)計算表達式如下所示：

44、

45、其中，為二端口網(wǎng)絡電感，為二端口網(wǎng)絡電容，為二端口網(wǎng)絡阻抗。

46、作為本發(fā)明一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：

47、性能衰減監(jiān)測單元包括性能衰減監(jiān)測模型，性能衰減監(jiān)測模型通過對比光儲電源輸出功率j時刻與j-1時刻功率差，并通過迭代的方式計算出光儲電源輸出功率的平均衰減值；

48、所述性能衰減監(jiān)測單元通過性能衰減監(jiān)測模型對性能衰減進行監(jiān)測，所述性能衰減監(jiān)測模型計算表達式如下所示：

49、

50、其中，為性能衰減監(jiān)測模型，為光儲電源輸出功率系數(shù)，為光儲電源第j時刻輸出功率，為光儲電源第j-1時刻輸出功率，j為序數(shù)，取1,2,3,...，n為時間線性最后一刻，c為光儲電源輸出功率損耗補償；

51、損失項擬合單元包括實際值與預測值比較、損失項計算和數(shù)據(jù)反饋；

52、實際值與預測值比較用于將性能衰減監(jiān)測單元預測的輸出功率衰減值與實際監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行比較；

53、損失項計算根據(jù)比較結(jié)果，計算出實際輸出功率衰減與預期值之間的差異，并將其轉(zhuǎn)化為損失項，這些損失項反映了系統(tǒng)在實際運行中的能量損失和效率下降；

54、

55、其中，為性能衰減監(jiān)測模型輸出功率衰減預測值，為光儲電源輸出功率衰減實際值，為損失值。

56、作為本發(fā)明一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：

57、所述控制策略優(yōu)化單元通過梯度反向優(yōu)化對性能進行補償，并對光儲電源充電和儲能系統(tǒng)放大進行控制以達到能量利用率最大減少能量損失；

58、通過計算性能衰減監(jiān)測模型輸出衰減值，并對預測衰減值求光儲電源輸出功率系數(shù)偏導進而計算出光儲電源輸出功率梯度反向優(yōu)化；

59、所述光儲電源輸出功率梯度反向優(yōu)化計算表達式如下所示：

60、

61、其中，為求偏導的數(shù)學符號，為優(yōu)化光儲電源輸出功率梯度。

62、一種基于智能控制的光儲電源裝置，包括光伏陣列板、柜體、指示燈、開關、電源插座、光儲電源、配電單元、雙向控制板和優(yōu)化控制單元；

63、光伏陣列板設置于柜體的一端，用于將光能轉(zhuǎn)化為電能，輸入光儲電源作儲能能源；

64、指示燈設置于柜體的一側(cè)，指示燈包括系統(tǒng)運行指示燈、系統(tǒng)控制指示燈和系統(tǒng)錯誤指示燈，并且系統(tǒng)運行指示燈、系統(tǒng)控制指示燈和系統(tǒng)錯誤指示燈位于同一平面；

65、開關和指示燈處于同一豎直面，開關用于控制光儲電源裝置的運行和輸出功率等；

66、電源插座設置于柜體的一側(cè)，用于輸出電能，為負載供電；

67、優(yōu)化控制單元設置于光儲電源裝置內(nèi)部的底端。

68、一種基于智能控制的光儲電源裝置的一種優(yōu)選方案，其中：

69、配電單元位于光儲電源裝置內(nèi)部的頂端；

70、雙向控制板用于連接光儲電源、配電單元和優(yōu)化控制單元；

71、雙向控制板位于配電單元與光儲電源之間；

72、光儲電源和優(yōu)化控制單元依次設置于光儲電源裝置內(nèi)部的底端。

73、作為本發(fā)明一種基于智能控制的光儲電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：

74、通過設置直流輸出模塊和交流輸出模塊進而對光儲電源輸出方式進行選擇和控制；

75、所述直流輸出模塊用于控制光儲電源直流輸出端輸出電壓；

76、所述交流輸出模塊用于控制光儲電源交流輸出端輸出電流，通過電流電壓雙閉環(huán)解耦控制對輸出的交流電流進行控制；

77、通過梯度反向優(yōu)化對光儲電源輸出功率進行優(yōu)化。

78、本發(fā)明的有益效果：

79、本發(fā)明確保每個監(jiān)測模型都設置了優(yōu)化單元，各單元可以相互交流和校準數(shù)據(jù)，以提高整體預測和控制的準確性，設置優(yōu)化模型單元有助于在實時環(huán)境變化時快速調(diào)整，確保光儲充放電控制根據(jù)實際環(huán)境變化進行調(diào)整，通過引入實時數(shù)據(jù)處理和反饋機制，確保在數(shù)據(jù)更新和環(huán)境變化時快速響應和調(diào)整監(jiān)測模型。