一種光油互補(bǔ)充電控制裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏和油機(jī)結(jié)合供電技術(shù)，具體涉及一種光油互補(bǔ)充電控制裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前光伏和油機(jī)結(jié)合供電的方式越來越多，主要應(yīng)用于偏于山區(qū)、海島等市電無法到達(dá)的地方，這些地方的通信基站等設(shè)施都需要直流電源，如通用的直流48V電源;光伏的使用為這些地方提供了很大的方便，但是光伏受天氣影響比較大，不會(huì)時(shí)刻都有能量，這就需要有一種對(duì)光伏發(fā)電補(bǔ)充的能量，油機(jī)發(fā)電就是一種很好的補(bǔ)償措施，因此光油互補(bǔ)發(fā)電作用越來越明顯。
[0003]專利CN101572428 B提出了的“一種光油互補(bǔ)供電系統(tǒng)的控制方法”，詳細(xì)的講述了光油互補(bǔ)充電的控制;但是系統(tǒng)中蓄電池組是非常重要的組成部分，同時(shí)為了保證蓄電池的使用壽命，其充電電流都有嚴(yán)格的要求，充電電流大了，對(duì)蓄電池的損壞肯定會(huì)很大，使用壽命會(huì)縮短;為了保證系統(tǒng)的不間斷供電，極板的配置在最大功率情況下必須保證足夠的能量充電和給負(fù)載供電，油機(jī)的配置同樣需要保證在最大輸出功率情況下能保證充電和給負(fù)載供電；這就會(huì)存在單獨(dú)光伏或者單獨(dú)油機(jī)充電時(shí)充電電流都過大的情況，或者光伏+油機(jī)充電時(shí)充電電流過大的情況，會(huì)對(duì)蓄電池帶來損害，影響使用壽命，尤其是在光伏+油機(jī)充電過程中，光伏和油機(jī)都是各自為政，都在以各自的最大功率充電，如果不加以控制，結(jié)果就是即對(duì)蓄電池造成損害，同時(shí)又浪費(fèi)了油機(jī)和光伏的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種光油互補(bǔ)充電裝置及其控制方法，對(duì)充電功率實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，提高蓄電池的使用壽命、節(jié)省油機(jī)的能量、充分利用光伏的能量。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種光油互補(bǔ)充電控制裝置，應(yīng)用于光油互補(bǔ)充電控制系統(tǒng)，所述光油互補(bǔ)充電控制系統(tǒng)包括光伏極板、DC/DC變換器、油機(jī)、AC/DC變換器、蓄電池以及負(fù)載，其特征在于:所述光油互補(bǔ)充電控制裝置包括:一光伏充電控制器，所述光伏充電控制器包括第一減法器、第一PI控制器和第一 PBi發(fā)生器;第一電流給定值1^出與當(dāng)前采樣的光伏極板給蓄電池充電的第一充電電流Iciutl經(jīng)第一減法器后所得差值通過第一 PI控制器進(jìn)行PI算法調(diào)節(jié)后輸出第一占空比給第一 PWM發(fā)生器;第一 PWM發(fā)生器用于輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制DC/DC變換器運(yùn)行;所述光伏充電控制器通過調(diào)節(jié)所述第一電流給定值Irefl從而調(diào)節(jié)光伏極板給蓄電池充電的第一充電電流1utl ; —油機(jī)充電控制器，所述油機(jī)充電控制器包括第二減法器、第二PI控制器和第二 P麗發(fā)生器;第二電流給定值Iref2與當(dāng)前采樣的油機(jī)給蓄電池充電的第二充電電流Icalt2經(jīng)第一減法器后所得差值通過第二 PI控制器進(jìn)行PI算法調(diào)節(jié)后輸出第二占空比給第二 PWM發(fā)生器;第二 PWM發(fā)生器用于輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制AC/DC變換器運(yùn)行;所述油機(jī)充電控制器調(diào)節(jié)通過所述第二電流給定值Irrf2從而調(diào)節(jié)油機(jī)給蓄電池充電的第二充電電流Iciut2;—充電仲裁單元，根據(jù)當(dāng)前采樣的光伏極板給蓄電池充電的第一充電電流Icmtl、油機(jī)給蓄電池充電的第二充電電流Icmt2和蓄電池充電電流Ibatt，輸出用于調(diào)節(jié)所述第一電流給定值Irrf1的第一限幅值Ι.Χ1或用于調(diào)節(jié)所述第二電流給定值Irrf2的第二限幅
^[直 Imax2 ο
[0006]進(jìn)一步的，所述光伏充電控制器還包括:第三、第四減法器;一MPPT單元，用于根據(jù)采樣的光伏極板輸出電壓Ud。和采樣的光伏極板輸出電流Id。以最大功率點(diǎn)跟蹤算法計(jì)算出當(dāng)前最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)的第一電壓給定值Uref1;第三PI控制器，用于將所述MPPT單元輸出的第一電壓給定值Urefl與所述光伏極板輸出電壓Udc經(jīng)第三減法器后所得差值通過PI調(diào)節(jié)后輸出第一電流參考值In;—恒壓給定單元，用于輸出光伏極板恒壓充電時(shí)的第二電壓給定值Uref2;第四PI控制器，用于將所述第二電壓給定值Uref2與采樣的蓄電池電壓Ubatt經(jīng)第四減法器后所得差值通過PI調(diào)節(jié)后輸出第二電流參考值Ir2;第一限幅單元，用于將所述第三PI控制器輸出的第一電流參考值In、所述第四PI控制器輸出的第二電流參考值Ir2和所述充電仲裁單元輸出的第一限幅值Imaxl*的較小值作為所述第一電流給定值Irrf1輸入至所述第一減法器。
[0007]進(jìn)一步的，所述油機(jī)充電控制器還包括:第五減法器；油機(jī)啟?？刂茊卧?，用于將所述蓄電池電壓Ubatt與預(yù)設(shè)的油機(jī)充電上閾值Umax和油機(jī)充電下閾值Umin進(jìn)行比較，輸出第三電壓給定值Uref3;第五PI控制器，用于將所述第三電壓給定值Uref3與所述蓄電池電壓Ubatt經(jīng)第五減法器后所得差值通過PI調(diào)節(jié)后輸出第三電流參考值Ir3;第二限幅單元，用于將所述第五PI控制器輸出的第三電流參考值Ir3與所述仲裁單元輸出的第一限幅值Imax2中的較小值作為所述第二電流給定值Iref2輸入至所述第二減法器。
[0008]本發(fā)明還提供一種基于上述光油互補(bǔ)充電控制裝置的控制方法，具體如下:所述充電仲裁單元根據(jù)采樣的蓄電池充電電流Ibatt、光伏極板給蓄電池充電的第一充電電流Iciutl和油機(jī)給蓄電池充電的第二充電電流Iciut2，輸出第一限幅值Imaxl用于調(diào)節(jié)光伏控制回路的輸出信號(hào)，或輸出第二限幅值Imax2用于調(diào)節(jié)油機(jī)控制回路的輸出信號(hào)；所述光伏控制回路包括第一電壓控制環(huán)、第二電壓控制環(huán)和第一電流控制環(huán)，所述第一電壓控制環(huán)包括MPPT單元、第三減法器和第三PI控制器，所述第二電壓控制環(huán)包括恒壓給定單元、第四減法器和第四PI控制器，所述第一電流控制環(huán)包括第一減法器和第一 PI控制器;所述光伏控制回路選取第一電壓控制環(huán)輸出的第一電流參考值In、第二電壓控制環(huán)輸出的第二電流參考值Ir2和充電仲裁單元輸出的第一限幅值ImaxI中的較小值作為第一電流控制環(huán)的第一電流給定值Irrf1，光伏極板給蓄電池充電的第一充電電流Iciutl作為所述第一電流控制環(huán)的反饋，第一電流控制環(huán)輸出第一占空比給第一 PWM發(fā)生器，所述第一 PWM發(fā)生器輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)DC/DC變換器運(yùn)行;所述油機(jī)控制回路包括第三電壓控制環(huán)和第二電流控制環(huán)，所述第三電壓控制環(huán)包括油機(jī)啟?？刂茊卧?、第五減法器和第五PI控制器，所述第二電流控制環(huán)包括第二減法器和第二 PI控制器;所述油機(jī)控制回路選取第三電壓控制環(huán)輸出的第三電流參考值Ιι.3和充電仲裁單元輸出的第二限幅值Imax2中的較小值作為第二電流控制環(huán)的第二電流給定值Irrf2，油機(jī)給蓄電池充電的第二充電電流1—2作為第二電流控制環(huán)的反饋，第二電流控制環(huán)輸出驅(qū)動(dòng)占空比給第二 PWM發(fā)生器，第二 PffM發(fā)生器輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)AC/DC變換器運(yùn)行。
[0009]進(jìn)一步的，所述光伏控制回路的控制方法如下:第一電壓控制環(huán)將采樣的光伏極板輸出電壓UdC和光伏極板輸出電流Idc根據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤算法計(jì)算出當(dāng)前最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)的第一電壓給定值Urefl，將所述第一電壓給定值Urefl減去當(dāng)前光伏極板輸出電壓Udc得到光伏電壓需要的調(diào)節(jié)量，將該調(diào)節(jié)量經(jīng)第三PI控制器調(diào)節(jié)輸出第一電流參考值In;第二電壓控制環(huán)將第二電壓給定值Uref2減去當(dāng)前蓄電池電壓Ubatt,得到蓄電池電壓需要的調(diào)節(jié)量，該調(diào)節(jié)量經(jīng)第四PI控制器調(diào)節(jié)輸出第二電流參考值Ir2;采用第一限幅單元選取所述充電仲裁單元輸出的第一限幅值Imaxl、所述第一電流參考值所述第二電流參考值Ir2的較小值輸出作為第一電流控制環(huán)的第一電流給定值Irrf1;第一電流控制環(huán)將所述第一電流給定值Iref1減去當(dāng)前光伏極板給蓄電池充電的第一充電電流Iciutl，得到DC/DC變換器輸出電流需要的調(diào)節(jié)量，該調(diào)節(jié)量經(jīng)第一 PI控制器調(diào)節(jié)輸出第一占空比至第一 PWM發(fā)生器，所述第一PffM發(fā)生器輸出第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)DC/DC變換器運(yùn)行。
[0010]進(jìn)一步的，所述油機(jī)控制回路的控制方法如下:第三電壓控制環(huán)將采樣的蓄電池電壓Ubatt,經(jīng)一油機(jī)啟?？刂茊卧敵龅谌妷航o定值Uref3，將所述第三電壓給定值Uref3減去當(dāng)前蓄電池電壓Ubatt得到油機(jī)充電電壓需要的調(diào)節(jié)量;該調(diào)節(jié)量經(jīng)第五PI控制器調(diào)節(jié)輸出第三電流參考值Ir3，采用第二限幅單元選取所述充電仲裁單元輸出的第二限幅值Imax2與所述第三電流參考值Ir3的較小值輸出作為第二電流控制環(huán)的第二電流給定值Irrf2;第二電流控制環(huán)將所述第二電流給定值Irrf2減去當(dāng)前油機(jī)給蓄電池充電的第二充電電流Iciut2得到AC/DC變換器輸出電流需要的調(diào)節(jié)量;該調(diào)節(jié)量經(jīng)第二 PI控制器調(diào)節(jié)輸出第二占空比給第二PffM發(fā)生器，所述第二 PffM發(fā)生器輸出第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)AC/DC變換器運(yùn)行。
[0011]進(jìn)一步的，所述油機(jī)啟停控制單元控制方法如下:判斷蓄電池電壓Ubatt是否低于預(yù)設(shè)的油機(jī)充電下閾值Umin，當(dāng)蓄電池電壓Ubatt低于油機(jī)充電下閾值UmiJt，則輸出第三電壓給定值uref3，所述第三電壓給定值Uref3值依次經(jīng)第五減法器、第五PI控制器、第二限幅單元、第二