一种光油互补充电控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光油互补充电控制装置及其控制方法，应用于光油互补充电控制系统。主要技术方案为由1微机控制光伏系统的MPPT充电、恒压充电，控制油机系统的充电和是否启动油机充电，并分别调节光伏充电和油机充电两种充电方式各自的充电功率。实现对电池的充电功率的进行实时、快速、准确的调节，提高电池寿命；在充电功率的控制过程中，以光伏充电为主，油机充电作为辅助充电，保证优先利用光伏能量，节省了油机的能量、提高了光伏的利用率；尤其是解决了在油机和光伏共同充电过程中，充电方式未加控制造成的系统优先利用油机能量将电池充满，而光伏还存在的能量无法利用的问题，或充电电流未加控制造成的蓄电池过流过充，缩短使用寿命的风险。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光伏和油机结合供电技术，具体涉及一种光油互补充电控制装置及其控制方法。
技术介绍
目前光伏和油机结合供电的方式越来越多，主要应用于偏于山区、海岛等市电无法到达的地方，这些地方的通信基站等设施都需要直流电源，如通用的直流48V电源；光伏的使用为这些地方提供了很大的方便，但是光伏受天气影响比较大，不会时刻都有能量，这就需要有一种对光伏发电补充的能量，油机发电就是一种很好的补偿措施，因此光油互补发电作用越来越明显。专利CN101572428B提出了的“一种光油互补供电系统的控制方法”，详细的讲述了光油互补充电的控制；但是系统中蓄电池组是非常重要的组成部分，同时为了保证蓄电池的使用寿命，其充电电流都有严格的要求，充电电流大了，对蓄电池的损坏肯定会很大，使用寿命会缩短；为了保证系统的不间断供电，极板的配置在最大功率情况下必须保证足够的能量充电和给负载供电，油机的配置同样需要保证在最大输出功率情况下能保证充电和给负载供电；这就会存在单独光伏或者单独油机充电时充电电流都过大的情况，或者光伏+油机充电时充电电流过大的情况，会对蓄电池带来损害，影响使用寿命，尤其是在光伏+油机充电过程中，光伏和油机都是各自为政，都在以各自的最大功率充电，如果不加以控制，结果就是即对蓄电池造成损害，同时又浪费了油机和光伏的能量。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种光油互补充电装置及其控制方法，对充电功率实时调节，提高蓄电池的使用寿命、节省油机的能量、充分利用光伏的能量。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：<br>一种光油互补充电控制装置，应用于光油互补充电控制系统，所述光油互补充电控制系统包括光伏极板、DC/DC变换器、油机、AC/DC变换器、蓄电池以及负载，其特征在于：所述光油互补充电控制装置包括：一光伏充电控制器，所述光伏充电控制器包括第一减法器、第一PI控制器和第一PWM发生器；第一电流给定值Iref1与当前采样的光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1经第一减法器后所得差值通过第一PI控制器进行PI算法调节后输出第一占空比给第一PWM发生器；第一PWM发生器用于输出第一驱动信号用于控制DC/DC变换器运行；所述光伏充电控制器通过调节所述第一电流给定值Iref1从而调节光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1；一油机充电控制器，所述油机充电控制器包括第二减法器、第二PI控制器和第二PWM发生器；第二电流给定值Iref2与当前采样的油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2经第一减法器后所得差值通过第二PI控制器进行PI算法调节后输出第二占空比给第二PWM发生器；第二PWM发生器用于输出第二驱动信号用于控制AC/DC变换器运行；所述油机充电控制器调节通过所述第二电流给定值Iref2从而调节油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2；一充电仲裁单元，根据当前采样的光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1、油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2和蓄电池充电电流Ibatt，输出用于调节所述第一电流给定值Iref1的第一限幅值Imax1或用于调节所述第二电流给定值Iref2的第二限幅值Imax2。进一步的，所述光伏充电控制器还包括：第三、第四减法器；一MPPT单元，用于根据采样的光伏极板输出电压Udc和采样的光伏极板输出电流Idc以最大功率点跟踪算法计算出当前最大功率点跟踪时的第一电压给定值Uref1；第三PI控制器，用于将所述MPPT单元输出的第一电压给定值Uref1与所述光伏极板输出电压Udc经第三减法器后所得差值通过PI调节后输出第一电流参考值Ir1；一恒压给定单元，用于输出光伏极板恒压充电时的第二电压给定值Uref2；第四PI控制器，用于将所述第二电压给定值Uref2与采样的蓄电池电压Ubatt经第四减法器后所得差值通过PI调节后输出第二电流参考值Ir2；第一限幅单元，用于将所述第三PI控制器输出的第一电流参考值Ir1、所述第四PI控制器输出的第二电流参考值Ir2和所述充电仲裁单元输出的第一限幅值Imax1中的较小值作为所述第一电流给定值Iref1输入至所述第一减法器。进一步的，所述油机充电控制器还包括：第五减法器；油机启停控制单元，用于将所述蓄电池电压Ubatt与预设的油机充电上阈值Umax和油机充电下阈值Umin进行比较，输出第三电压给定值Uref3；第五PI控制器，用于将所述第三电压给定值Uref3与所述蓄电池电压Ubatt经第五减法器后所得差值通过PI调节后输出第三电流参考值Ir3；第二限幅单元，用于将所述第五PI控制器输出的第三电流参考值Ir3与所述仲裁单元输出的第一限幅值Imax2中的较小值作为所述第二电流给定值Iref2输入至所述第二减法器。本专利技术还提供一种基于上述光油互补充电控制装置的控制方法，具体如下：所述充电仲裁单元根据采样的蓄电池充电电流Ibatt、光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1和油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2，输出第一限幅值Imax1用于调节光伏控制回路的输出信号，或输出第二限幅值Imax2用于调节油机控制回路的输出信号；所述光伏控制回路包括第一电压控制环、第二电压控制环和第一电流控制环，所述第一电压控制环包括MPPT单元、第三减法器和第三PI控制器，所述第二电压控制环包括恒压给定单元、第四减法器和第四PI控制器，所述第一电流控制环包括第一减法器和第一PI控制器；所述光伏控制回路选取第一电压控制环输出的第一电流参考值Ir1、第二电压控制环输出的第二电流参考值Ir2和充电仲裁单元输出的第一限幅值Imax1中的较小值作为第一电流控制环的第一电流给定值Iref1，光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1作为所述第一电流控制环的反馈，第一电流控制环输出第一占空比给第一PWM发生器，所述第一PWM发生器输出第一驱动信号驱动DC/DC变换器运行；所述油机控制回路包括第三电压控制环和第二电流控制环，所述第三电压控制环包括油机启停控制单元、第五减法器和第五PI控制器，所述第二电流控制环包括第二减法器和第二PI控制器；所述油机控制回路选取第三电压控制环输出的第三电流参考值Ir3和充电仲裁单元输出的第二限幅值Imax2中的较小值作为第二电流控制环的第二电流给定值Iref2，油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2作为第二电流控制环的反馈，第二电流控制环输出驱动占空比给第二PWM发生器，第二PWM发生器输出第二驱动信号驱动AC/DC变换器运行。进一步的，所述光伏控制回路的控制方法如下：第一电压控制环将采样的光伏极板输出电压Udc和光伏极板输出电流Idc根据最大功率点跟踪算法计算出当前最大功率点跟踪时的第一电压给定值Uref1，将所述第一电压给定值Uref1减去当前光伏极板输出电压Udc得到光伏电压需要的调节量，将该调节量经第三PI控制器调节输出第一电流参考值Ir1；第二电压控制环将第二电压给定值Uref2减去当前蓄电池电压Ubatt，得到蓄电池电压需要的调节量，该调节量经第四PI控制器调节输出第二电流参考值Ir2；采用第一限幅单元选取所述充电仲裁单元输出的第一限幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光油互补充电控制装置，应用于光油互补充电控制系统，所述光油互补充电控制系统包括光伏极板、DC/DC变换器、油机、AC/DC变换器、蓄电池以及负载，其特征在于：所述光油互补充电控制装置包括：一光伏充电控制器，所述光伏充电控制器包括第一减法器、第一PI控制器和第一PWM发生器；第一电流给定值Iref1与当前采样的光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1经第一减法器后所得差值通过第一PI控制器进行PI算法调节后输出第一占空比给第一PWM发生器；第一PWM发生器用于输出第一驱动信号用于控制DC/DC变换器运行；所述光伏充电控制器通过调节所述第一电流给定值Iref1从而调节光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1；一油机充电控制器，所述油机充电控制器包括第二减法器、第二PI控制器和第二PWM发生器；第二电流给定值Iref2与当前采样的油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2经第一减法器后所得差值通过第二PI控制器进行PI算法调节后输出第二占空比给第二PWM发生器；第二PWM发生器用于输出第二驱动信号用于控制AC/DC变换器运行；所述油机充电控制器调节通过所述第二电流给定值Iref2从而调节油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2；一充电仲裁单元，根据当前采样的光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1、油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2和蓄电池充电电流Ibatt，输出用于调节所述第一电流给定值Iref1的第一限幅值Imax1或输出用于调节所述第二电流给定值Iref2的第二限幅值Imax2。...

【技术特征摘要】
1.一种光油互补充电控制装置，应用于光油互补充电控制系统，所述光油互补充电控制系统包括光伏极板、DC/DC变换器、油机、AC/DC变换器、蓄电池以及负载，其特征在于：所述光油互补充电控制装置包括：
一光伏充电控制器，所述光伏充电控制器包括第一减法器、第一PI控制器和第一PWM发生器；第一电流给定值Iref1与当前采样的光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1经第一减法器后所得差值通过第一PI控制器进行PI算法调节后输出第一占空比给第一PWM发生器；第一PWM发生器用于输出第一驱动信号用于控制DC/DC变换器运行；所述光伏充电控制器通过调节所述第一电流给定值Iref1从而调节光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1；
一油机充电控制器，所述油机充电控制器包括第二减法器、第二PI控制器和第二PWM发生器；第二电流给定值Iref2与当前采样的油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2经第一减法器后所得差值通过第二PI控制器进行PI算法调节后输出第二占空比给第二PWM发生器；第二PWM发生器用于输出第二驱动信号用于控制AC/DC变换器运行；所述油机充电控制器调节通过所述第二电流给定值Iref2从而调节油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2；
一充电仲裁单元，根据当前采样的光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1、油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2和蓄电池充电电流Ibatt，输出用于调节所述第一电流给定值Iref1的第一限幅值Imax1或输出用于调节所述第二电流给定值Iref2的第二限幅值Imax2。
2.根据权利要求1所述的一种光油互补充电控制装置，其特征在于：
所述光伏充电控制器还包括：
第三、第四减法器；
一MPPT单元，用于根据采样的光伏极板输出电压Udc和采样的光伏极板输出电流Idc以最大功率点跟踪算法计算出最大功率点跟踪的第一电压给定值Uref1；
第三PI控制器，用于将所述MPPT单元输出的第一电压给定值Uref1与所述光伏极板输出电压Udc经第三减法器后所得差值通过PI调节后输出第一电流参考值Ir1；
一恒压给定单元，用于输出光伏极板恒压充电时的第二电压给定值Uref2；
第四PI控制器，用于将所述第二电压给定值Uref2与采样的蓄电池电压Ubatt经第四减法器后所得差值通过PI调节后输出第二电流参考值Ir2；
第一限幅单元，用于将所述第三PI控制器输出的第一电流参考值Ir1、所述第四PI控制器输出的第二电流参考值Ir2和所述充电仲裁单元输出的第一限幅值Imax1中的较小值作为所述第一电流给定值Iref1输入至所述第一减法器。
3.根据权利要求2所述的一种光油互补充电控制装置，其特征在于：
所述油机充电控制器还包括：
第五减法器；
油机启停控制单元，用于将所述蓄电池电压Ubatt与预设的油机充电上阈值Umax和油机充电下阈值Umin进行比较，输出第三电压给定值Uref3；
第五PI控制器，用于将所述第三电压给定值Uref3与所述蓄电池电压Ubatt经第五减法器后所得差值通过PI调节后输出第三电流参考值Ir3；
第二限幅单元，用于将所述第五PI控制器输出的第三电流参考值Ir3与所述仲裁单元输出的第一限幅值Imax2中的较小值作为所述第二电流给定值Iref2输入至所述第二减法器。
4.一种基于权利要求3所述的一种光油互补充电控制装置的控制方法，其特征在于：
所述充电仲裁单元根据采样的蓄电池充电电流Ibatt、光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1和油机给蓄电池充电的第二充电电流Iout2，输出第一限幅值Imax1用于调节光伏控制回路的输出信号，或输出第二限幅值Imax2用于调节油机控制回路的输出信号；所述光伏控制回路包括第一电压控制环、第二电压控制环和第一电流控制环，所述第一电压控制环包括MPPT单元、第三减法器和第三PI控制器，所述第二电压控制环包括恒压给定单元、第四减法器和第四PI控制器，所述第一电流控制环包括第一减法器和第一PI控制器；所述光伏控制回路选取第一电压控制环输出的第一电流参考值Ir1、第二电压控制环输出的第二电流参考值Ir2和充电仲裁单元输出的第一限幅值Imax1中的较小值作为第一电流控制环的第一电流给定值Iref1，光伏极板给蓄电池充电的第一充电电流Iout1作为所述第一电流控制环的反馈，第一电流控制环输出第一占空比给第一PWM发生器，所述第一PWM发生器输出第一驱动信号驱动DC/DC变换器运行；所述油机控制回路包括第三电压控制环和第二电流控制环，所述第三电压控制环包括油机启停控制单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔福军，许勇枝，蔡钟山，林高达，
申请(专利权)人：漳州科华技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：福建;35