离网型光伏发电系统充电管理方法技术方案

离网型光伏发电系统充电管理方法，涉及光伏发电，尤其是一种发热量较小、充电管理精度较高、充电过程中电磁辐射量较小的离网型光伏发电系统充电管理方法。本发明专利技术是将一个光伏方阵平均分为N个充电单元，将每个充电单元顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端，形成N个充电回路，每个充电回路均为单个PWM充电回路，可单独对系统进行充电，控制器实时监测蓄电池的电压及电流状况，根据蓄电池的电压状态控制各个回路PWM功率开关器件逐级的执行关闭或开启控制，以使充电电压值动态平衡的趋于某一恒定值。本发明专利技术通过将一个光伏方阵分为N个充电回路，以达到对充电电压精确控制的目的，当回路N的数量越多时，电压控制的精度也就越高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电，尤其是一种发热量较小、充电管理精度较高、充电过程中电磁辐射量较小的离网型光伏发电系统充电管理方法。
技术介绍
离网型光伏发电系统中，控制器负责管理光伏方阵对蓄电池充电和对负载设备供电。传统控制器充电管理方式为三种：方式①采用一个光伏系统单路PWM控制对蓄电池充电；方式②则采用MPPT技术实现对蓄电池充电；方式③则将一个光伏系统分为多路充电单元、逐级投切方式实现对蓄电池充电。以上三种方式中，方式③为最原始的充电方式，其充电管理方式粗糙、控制精度低，充电效率低，充电过程中会造成蓄电池电压大幅度波动；方式②是近年来离网光伏系统的主流应用方式，该方式能够保证光伏方阵实时处于最大功率输出点，系统效率较高；但存在的问题是充电端增加了DC/DC模块，而且一个光伏系统采用单路PWM控制，造成系统发热量非常大，大电流充电过程中产生较大的电磁辐射；方式①是较为普遍的使用方式，其在小功率光伏系统中得到广泛应用，但使用于中大功率光伏系统时，单路上电流非常大，对控制功率器件性能要求很高，其工作过程中产生非常大的热量需要配置较大的散热装置。基于以上控制器存在的问题，本专利技术提出了发热量较小、充电管理精度较高、充电过程中电磁辐射量较小的新型充电方式。
技术实现思路
本专利技术所要解决的就是现有离网型光伏发电系统的充电管理方式的不足，提供一种发热量较小、充电管理精度较高、充电过程中电磁辐射量较小的离网型光伏发电系统充电管理方法。本专利技术的离网型光伏发电系统充电管理方法，其特征在于该管理方法是将一个光伏方阵平均分为N个充电单元，将每个充电单元顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端，形成N个充电回路，每个充电回路均为单个PWM充电回路，可单独对系统进行充电，控制器实时监测蓄电池的电压及电流状况，根据蓄电池的电压状态控制各个回路PWM功率开关器件逐级的执行关闭或开启控制，以使充电电压值动态平衡的趋于某一恒定值，精确的控制蓄电池充电电压的高低；具体控制方式如下：将一个光伏方阵分为N个充电单元，N>1，顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端形成N个充电回路，此时设定的蓄电池充电电压为V，有K（1≤K≤N）个回路正处于100%导通状态，当一个检测周期T后，控制器再次检测蓄电池的电压及电流状况时发现如下状态：（一）当蓄电池电压有上升的趋势——执行回路关闭控制：步骤1，第K+1回路至第N回路功率开关器件处于完全导通状态，第K回路功率开关器件通过PWM方式控制，脉宽从100%导通逐步向0%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压上升状况判定，当回路K的功率开关器件脉宽调制为0%导通时，蓄电池电压仍然有上升的趋势，则进入步骤2；步骤2，第K回路功率开关器件进入关闭状态，第K+2回路至第N回路的功率开关器件处于完全导通状态，第K+1回路功率开关器件以PWM方式，脉宽从100%导通逐步向0%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压上升状况判定，当回路K+1的功率开关器件脉宽调制为0%导通时，蓄电池电压仍然有上升的趋势，则进入步骤3；步骤3，重复步骤2，如蓄电池电压仍然有上升的趋势，则依次让后续回路的功率开关器件逐次执行上述关闭方式，直至电压逐步趋近于要求值或全部回路的功率开关器件处于关闭状态,即充电完成状态；（二）当蓄电池电压有下降的趋势——执行回路开启控制：步骤1，当蓄电池电压处于下降趋势状态，需要逐步投入光伏方阵充电时，第1回路至第K-2回路功率开关器件处于完全关闭状态，第K回路至第N回路功率开关器件处于完全导通状态，第K-1回路功率开关器件以PWM方式，脉宽从0%逐步向100%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压下降状况判定，当回路K-1的功率开关器件的脉宽已经调制为100%导通，蓄电池电压仍然有下降的趋势，则进入步骤2；步骤2，第1回路至第K-3回路功率开关器件处于完全关闭状态，第K-1回路至第N回路功率开关器件处于完全导通状态，，第K-2回路功率开关器件以PWM方式，脉宽从0%逐步向100%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压下降状况判定，当回路N-1的功率开关器件已经调制为100%导通，蓄电池电压仍然有下降的趋势，则进入步骤3；步骤3，重复步骤2，如蓄电池电压仍然有下降的趋势，则依次让后续回路逐次执行上述开启控制，直至电压逐步趋近于要求值或全部回路的PWM开关器件处于全导通状态，进入蓄电池完全充电状态。蓄电池电压有上升的趋势与蓄电池电压有下降的趋势不断的切换，最终使充电电压值动态平衡的趋于某一恒定值，精确的控制蓄电池充电电压的高低。上述控制过程中，如某一个回路X发生故障，则直接跳过该回路，控制X+1回路或X-1回路。本专利技术的离网型光伏发电系统充电管理方法，通过将一个光伏方阵分为N个充电回路，以达到对充电电压精确控制的目的，当回路N的数量越多时，电压控制的精度也就越高。在减少热量方面，在系统运行时当回路PWM功率开关器件在关断状态时无电流经过回路，回路自身不会产生热量，而在回路PWM功率开关器件全导通状态时，其内阻非常低，仅产生较少的热量，某一回路在做PWM变换时，由于某一分回路的功率较单PWM控制模式回路或单MPPT控制模式回路小很多，所产生热量也减少很多，故充电过程中的发热量较原有控制模式将大大降低，而且将发热量分配在N个回路上，通过N个回路轮流PWM运行，有利于功率开关器件在停止PWM控制时段的充分散热和休整，避免了单个功率开关器件一直处于异常温度导致寿命缩短。回路N的数量越多，单一回路功率也就越小，热量控制效果也就越明显。同时由于某一分回路的功率较单PWM控制模式回路或单MPPT控制模式回路小很多，故所产生的电磁扰动也较原有控制模式降低很多。有利于某些精密仪器使用离网光伏供电时减少电磁干扰。同样的回路N的数量越多，单一回路功率也就越小，电磁干扰的幅度也就越小。同时，当某个充电回路出现故障时，其它回路也能够照常以PWM方式控制管理充电。保证了整个充电系统具有更好的稳定性。附图说明图1为本专利技术管理方法原理框图。图2为本专利技术管理方法控制流程图。具体实施方式实施例1：一种离网型光伏发电系统充电管理方法，该管理方法是将一个光伏方阵平均分为N个充电单元，将每个充电单元顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端，形成N个充电回路，每个充电回路均为单个PWM充电回路，可单独对系统进行充电，控制器实时监测蓄电池的电压及电流状况，根据蓄电池的电压状态控制各个回路PWM功率开关器件逐级的执行关闭或开启控制，以使充电电压值动态平衡的趋于某一恒定值，精确的控制蓄电池充电电压的高低；具体控制方式如下：将一个光伏方阵分为N个充电单元，N>1，顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端形成N个充电回路，此时设定的蓄电池充电电压为V，有K（1≤K≤N）个回路正处于100%导通状态，当一个检测周期T后，控制器再次检测蓄电池的电压及电流状况时发现如下状态：（一）当蓄电池电压有上升的趋势——执行回路关闭控制：步骤1，第K+1回路至第N回路功率开关器件处于完全导通状态，第K回路功率开关器件通过PWM方式控制，脉宽从100%导通逐步向0%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压上升状况判定，当回路K的功率开关器件脉宽调制为0%导通时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离网型光伏发电系统充电管理方法，其特征在于该管理方法是将一个光伏方阵平均分为N个充电单元，将每个充电单元顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端，形成N个充电回路，每个充电回路均为单个PWM充电回路，可单独对系统进行充电，控制器实时监测蓄电池的电压及电流状况，根据蓄电池的电压状态控制各个回路PWM功率开关器件逐级的执行关闭或开启控制，以使充电电压值动态平衡的趋于某一恒定值，精确的控制蓄电池充电电压的高低；具体控制方式如下：将一个光伏方阵分为N个充电单元，N>1，顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端形成N个充电回路，此时设定的蓄电池充电电压为V，有K（1≤K≤N）个回路正处于100%导通状态，当一个检测周期T后，控制器再次检测蓄电池的电压及电流状况时发现如下状态：（一）当蓄电池电压有上升的趋势——执行回路关闭控制：步骤1，第K+1回路至第N回路功率开关器件处于完全导通状态，第K回路功率开关器件通过PWM方式控制，脉宽从100%导通逐步向0%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压上升状况判定，当回路K的功率开关器件脉宽调制为0%导通时，蓄电池电压仍然有上升的趋势，则进入步骤2；步骤2，第K回路功率开关器件进入关闭状态，第K+2回路至第N回路的功率开关器件处于完全导通状态，第K+1回路功率开关器件以PWM方式，脉宽从100%导通逐步向0%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压上升状况判定，当回路K+1的功率开关器件脉宽调制为0%导通时，蓄电池电压仍然有上升的趋势，则进入步骤3；步骤3，重复步骤2，如蓄电池电压仍然有上升的趋势，则依次让后续回路的功率开关器件逐次执行上述关闭方式，直至电压逐步趋近于要求值或全部回路的功率开关器件处于关闭状态（即充电完成状态）；（二）当蓄电池电压有下降的趋势——执行回路开启控制：步骤1，当蓄电池电压处于下降趋势状态，需要逐步投入光伏方阵充电时，第1回路至第K‑2回路功率开关器件处于完全关闭状态，第K回路至第N回路功率开关器件处于完全导通状态，第K‑1回路功率开关器件以PWM方式，脉宽从0%逐步向100%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压下降状况判定，当回路K‑1的功率开关器件的脉宽已经调制为100%导通，蓄电池电压仍然有下降的趋势，则进入步骤2；步骤2，第1回路至第K‑3回路功率开关器件处于完全关闭状态，第K‑1回路至第N回路功率开关器件处于完全导通状态，，第K‑2回路功率开关器件以PWM方式，脉宽从0%逐步向100%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压下降状况判定，当回路N‑1的功率开关器件已经调制为100%导通，蓄电池电压仍然有下降的趋势，则进入步骤3；步骤3，重复步骤2，如蓄电池电压仍然有下降的趋势，则依次让后续回路逐次执行上述开启控制，直至电压逐步趋近于要求值或全部回路的PWM开关器件处于全导通状态，进入蓄电池完全充电状态。...

【技术特征摘要】
1.一种离网型光伏发电系统充电管理方法，其特征在于该管理方法是将一个光伏方阵平均分为N个充电单元，将每个充电单元顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端，形成N个充电回路，每个充电回路均为单个PWM充电回路，可单独对系统进行充电，控制器实时监测蓄电池的电压及电流状况，根据蓄电池的电压状态控制各个回路PWM功率开关器件逐级的执行关闭或开启控制，以使充电电压值动态平衡的趋于某一恒定值，精确的控制蓄电池充电电压的高低；具体控制方式如下：将一个光伏方阵分为N个充电单元，N>1，顺序接入控制器的各路太阳电池方阵输入端形成N个充电回路，此时设定的蓄电池充电电压为V，有K（1≤K≤N）个回路正处于100%导通状态，当一个检测周期T后，控制器再次检测蓄电池的电压及电流状况时发现如下状态：（一）当蓄电池电压有上升的趋势——执行回路关闭控制：步骤1，第K+1回路至第N回路功率开关器件处于完全导通状态，第K回路功率开关器件通过PWM方式控制，脉宽从100%导通逐步向0%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压上升状况判定，当回路K的功率开关器件脉宽调制为0%导通时，蓄电池电压仍然有上升的趋势，则进入步骤2；步骤2，第K回路功率开关器件进入关闭状态，第K+2回路至第N回路的功率开关器件处于完全导通状态，第K+1回路功率开关器件以PWM方式，脉宽从100%导通逐步向0%导通步进，步进大小和速度快慢根据蓄电池电压上升状况判定，当回路K+1的功率开关器件脉宽调制为0%导通时，蓄电池电压仍然有上...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅洪波，普平贵，王伟，付一波，
申请(专利权)人：云南拓日科技有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53