一种光伏发电储能电路、控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏发电储能电路、控制方法及控制系统，储能电路包括光伏电池、BUCK模块、BOOST

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电储能电路、控制方法及控制系统


[0001]本专利技术涉及光伏发电
，尤其公开了一种光伏发电储能电路、控制方法及控制系统。

技术介绍

[0002]BUCK电路和BOOST电路为典型的非隔离性电能变换电路，MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪）控制为光伏发电系统中常用的控制技术。BUCK电路通过开关管的导通/截止控制将部分时段的输入电能经滤波电感输出到输出端，是降压性的，电路输出电压低于输入电压。BOOST电路通过开关管的导通/截止控制将输入电能经升压电感输出，是升压性的，当开关管导通时，电感电流大，当开关管截止时，电感电流不突变，导致电压可升高，输出电压可高于输入电压。MPPT控制通过电能变换电路工作状态的切换，使光伏电池等效负载与其等效内阻匹配，以使光伏电池工作在其最大功率输出状态。
[0003]现有光伏发电储能系统在以下方面存在不足：1、BUCK电路作为太阳能电收集储能电路时，输出电压低，储能能力弱，太阳能利用率不高，且单一BUCK电路不能保证光伏电池全程工作在其MPPT状态。
[0004]2、BOOST电路作为太阳能电收集储能电路时，若储能容器启动电压低，光伏电池输出电流失控，光伏电池输出功率小，内部损耗大，影响光伏电池发电能力，限制太阳能利用率，且单一BOOST电路同样不能保证光伏电池全程工作在其MPPT状态。
[0005]3、BOOST电路与BUCK电路简单组合作为光伏电池电收集电路时，由于某些工况下光伏电池输出电流的不连续性，亦不能保证光伏电池全程工作在其MPPT状态。
[0006]4、现有光伏电池最大功率输出MPPT控制算法多基于光伏电池内部等效状态，需估算光伏电池的发电状态和等效参数，计算普遍过于复杂，实际实现时实时性受限、实际效果低于理论效果，成本偏高，产品性价比不高。
[0007]因此，现有光伏发电储能系统存在的上述缺陷，是一件亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种光伏发电储能电路、控制方法及控制系统，旨在解决现有光伏发电储能系统存在的上述缺陷。
[0009]本专利技术的一方面涉及一种光伏发电储能电路，包括光伏电池、BUCK模块、BOOST
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BUCK组合模块、数字控制器、蓄电池和电流采样模块，其中，光伏电池，用于将太阳能转换为电能；电流采样模块，用于采集光伏电池的输出电流；数字控制器分别与电流采样模块、BUCK模块、BOOST
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BUCK组合模块和蓄电池相连接，用于根据检测到的光伏电池输出电压、光伏电池输出功率、蓄电池电压和电流采样模块采集到的光伏电池输出电流信息，通过输出PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制技术）脉冲来控制BUCK模块和BOOST
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BUCK组合模块，促使光伏发电储能电路切换至相应的工作状
态，对光伏电池输出功率实施MPPT控制，迫使光伏电池全程工作在MPPT状态，完成光伏发电储能电路的升压或降压输出，将收集的电能储存于蓄电池中，实现光伏电池的最大功率输出；其中，工作状态包括BUCK工作状态和BOOST工作状态。
[0010]进一步地，BUCK模块包括第一开关MOS管、第一二极管、第二二极管和第一电感，第一开关MOS管的漏极与光伏电池相连接，第一开关MOS管的栅极通过第一驱动电路与数字控制器相连接，第一开关MOS管的源极分两路，一路通过串联的第一电感和第一二极管与蓄电池的正极相连接，另一路通过反接的第二二极管与蓄电池的负极相连接。
[0011]进一步地，BOOST
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BUCK组合模块包括第二开关MOS管、第三开关MOS管、第三二极管、第四二极管和第二电感，第二开关MOS管的漏极与光伏电池相连接，第二开关MOS管的栅极通过第二驱动电路与数字控制器相连接，第二开关MOS管的源极分两路，一路通过串联的第二电感和第三二极管与蓄电池的正极相连接，另一路通过反接的第四二极管与蓄电池的负极相连接；第三开关MOS管的漏极与第三二极管的正极相连接，第三开关MOS管的栅极通过第三驱动电路与数字控制器相连接，第三开关MOS管的源极与蓄电池的负极相连接。
[0012]进一步地，电流采样模块采用电流霍尔，数字控制器为完成光伏发电储能功能的微控制器。
[0013]本专利技术的另一方面涉及一种光伏发电储能控制方法，应用于上述的光伏发电储能电路中，光伏发电储能控制方法包括以下步骤：检测光伏电池输出电压、光伏电池输出功率、蓄电池电压和收集电流采样模块采集的光伏电池输出电流信息；根据检测到的光伏电池输出电压、光伏电池输出功率、蓄电池电压和收集到的电流采样模块采集的光伏电池输出电流信息，通过输出PWM脉冲来控制BUCK模块和BOOST
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BUCK组合模块，促使光伏发电储能电路切换至相应的工作状态，对光伏电池输出功率实施MPPT控制，迫使光伏电池全程工作在MPPT状态，将收集的电能储存于蓄电池中，实现光伏电池的最大功率输出；其中，工作状态包括BUCK工作状态和BOOST工作状态。
[0014]进一步地，根据检测到的光伏电池输出电压、光伏电池输出功率、蓄电池电压和收集到的电流采样模块采集的光伏电池输出电流信息，通过输出PWM脉冲来控制BUCK模块和BOOST
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BUCK组合模块，促使光伏发电储能电路切换至相应的工作状态，对光伏电池输出功率实施MPPT控制，迫使光伏电池全程工作在MPPT状态，将收集的电能储存于蓄电池中，实现光伏电池的最大功率输出的步骤包括：初次检测光伏电池输出电压和蓄电池电压；将初次检测到的光伏电池输出电压与蓄电池电压进行比较，若检测到的光伏电池输出电压大于蓄电池电压时，则进入BUCK工作状态；若检测到的光伏电池输出电压小于或等于蓄电池电压时，则进入BOOST工作状态；等待下一周期到来，再次检测光伏电池输出电压、光伏电池输出电流、光伏电池输出功率和蓄电池电压；如果识别到光伏发电储能电路工作在BUCK工作状态时，则将再次检测到的光伏电池输出电压与蓄电池电压进行比较，若再次检测到的光伏电池输出电压大于蓄电池电压时，则控制光伏发电储能电路进入交错并联BUCK工作状态；若再次检测到的光伏电池输出电压小于或等于蓄电池电压时，则控制光伏发电储能电路进入BOOST工作状态；
若检测在BUCK工作状态下光伏电池输出功率有增加时，则维持BUCK工作状态不变；若检测在BOOST工作状态下光伏电池输出功率有增加时，则维持BOOST工作状态不变。
[0015]进一步地，若检测在BUCK工作状态下光伏电池输出功率有增加时，则维持BUCK工作状态不变；若检测在BOOST工作状态下光伏电池输出功率有增加时，则维持BOOST工作状态不变的步骤包括：如果识别到光伏发电储能电路工作在BUCK工作状态时，则控制第三开关MOS管截止状态不变，根据输出功率变化趋势交替切换第一开关MOS管和第二开关MOS管的状态；若光伏发电储能电路工作在BOOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电储能电路，其特征在于，包括光伏电池（10）、BUCK模块（20）、BOOST
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BUCK组合模块（30）、数字控制器（40）、蓄电池（50）和电流采样模块（60），其中，所述光伏电池（10），用于将太阳能转换为电能；所述电流采样模块（60），用于采集所述光伏电池（10）的输出电流；所述数字控制器（40）分别与所述电流采样模块（60）、所述BUCK模块（20）、所述BOOST
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BUCK组合模块（30）和所述蓄电池（50）相连接，用于根据检测到的光伏电池输出电压、光伏电池输出功率、蓄电池电压和所述电流采样模块（60）采集到的光伏电池输出电流信息，通过输出PWM脉冲来控制所述BUCK模块（20）和所述BOOST
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BUCK组合模块（30），促使光伏发电储能电路切换至相应的工作状态，对光伏电池输出功率实施MPPT控制，迫使光伏电池全程工作在MPPT状态，完成光伏发电储能电路的升压或降压输出，将收集的电能储存于所述蓄电池（50）中，实现光伏电池的最大功率输出；其中，所述工作状态包括BUCK工作状态和BOOST工作状态。2.如权利要求1所述的光伏发电储能电路，其特征在于，所述BUCK模块（20）包括第一开关MOS管、第一二极管、第二二极管和第一电感，所述第一开关MOS管的漏极与所述光伏电池（10）相连接，所述第一开关MOS管的栅极通过第一驱动电路与所述数字控制器（40）相连接，所述第一开关MOS管的源极分两路，一路通过串联的第一电感和第一二极管与所述蓄电池（50）的正极相连接，另一路通过反接的所述第二二极管与所述蓄电池（50）的负极相连接。3.如权利要求2所述的光伏发电储能电路，其特征在于，所述BOOST
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BUCK组合模块（30）包括第二开关MOS管、第三开关MOS管、第三二极管、第四二极管和第二电感，所述第二开关MOS管的漏极与所述光伏电池（10）相连接，所述第二开关MOS管的栅极通过第二驱动电路与所述数字控制器（40）相连接，所述第二开关MOS管的源极分两路，一路通过串联的第二电感和第三二极管与所述蓄电池（50）的正极相连接，另一路通过反接的所述第四二极管与所述蓄电池（50）的负极相连接；所述第三开关MOS管的漏极与所述第三二极管的正极相连接，所述第三开关MOS管的栅极通过第三驱动电路与所述数字控制器（40）相连接，所述第三开关MOS管的源极与所述蓄电池（50）的负极相连接。4.如权利要求1所述的光伏发电储能电路，其特征在于，所述电流采样模块（60）采用电流霍尔，所述数字控制器（40）为完成光伏发电储能功能的微控制器。5.一种光伏发电储能控制方法，应用于如权利要求1至4任意一项所述的光伏发电储能电路中，其特征在于，所述光伏发电储能控制方法包括以下步骤：检测光伏电池输出电压、光伏电池输出功率、蓄电池电压和收集所述电流采样模块采集的光伏电池输出电流信息；根据检测到的光伏电池输出电压、光伏电池输出功率、蓄电池电压和收集到的所述电流采样模块采集的光伏电池输出电流信息，通过输出PWM脉冲来控制所述BUCK模块和所述BOOST
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BUCK组合模块，促使光伏发电储能电路切换至相应的工作状态，对光伏电池输出功率实施MPPT控制，迫使光伏电池全程工作在MPPT状态，将收集的电能储存于所述蓄电池中，实现光伏电池的最大功率输出；其中，所述工作状态包括BUCK工作状态和BOOST工作状态。6.如权利要求5所述的光伏发电储能控制方法，其特征在于，所述根据检测到的光伏电池输出电压、光伏电池输出功率、蓄电池电压和收集到的所述电流采样模块采集的光伏电池输出电流信息，通过输出PWM脉冲来控制所述BUCK模块和所述BOOST
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BUCK组合模块，促使
光伏发电储能电路切换至相应的工作状态，对光伏电池输出功率实施MPPT控制，迫使光伏电池全程工作在MPPT状态，将收集的电能储存于所述蓄电池中，实现光伏电池的最大功率输出的步骤包括：初次检测光伏电池输出电压和蓄电池电压；将初次检测到的所述光伏电池输出电压与所述蓄电池电压进行比较，若检测到的所述光伏电池输出电压大于所述蓄电池电压时，则进入BU...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑明才，廖永忠，郑钊，赵小超，郑金兵，
申请(专利权)人：湖南第一师范学院，
类型：发明
国别省市：