一种光伏能源管理系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种光伏能源管理系统及方法，涉及光伏能源技术领域。该系统包括：通过采样电路采集光伏板、蓄电池和外部负载的电流电压值，通过微控制器按照多个mppt策略算法计算出光伏板的多个第一最大功率点，并比较多个第一最大功率点，以确定并根据第二最大功率点参数调整微控制器输出的充电PWM数值和直供PWM数值，以提高能源利用效率，对光伏能源进行有效分配。并且微控制器根据蓄电池的电压值，确定蓄电池、光伏板对外部负载的电压输出方式，在电池充电、电池放电与直接输出之间找到最佳输出点，从而最大可能降低电池的使用率，以延长蓄电池使用寿命。长蓄电池使用寿命。长蓄电池使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏能源管理系统及方法


[0001]本专利技术涉及光伏能源
，具体而言，涉及一种光伏能源管理系统及方法。

技术介绍

[0002]随着光伏产业的发展，光伏能源也广泛应用于各行各业。光伏板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置。利用光伏板不仅可以为蓄电池充电，还可以为用电设备供电。但是现有技术仅仅停留于当蓄电池需要充电或用电设备需要用电时，才利用光伏板进行供电的技术层面，且现有的mppt算法在特殊环境条件下存在不足，且前端无升降压电路，电源波动大，不够稳定，并不能从光伏板的实际工况和蓄电池的实际电压数值出发，对光伏能源进行较好的分配，并对光伏板、蓄电池和用电设备三者的电压输出方式进行调整，从而导致光伏能源利用效率低，且严重影响了蓄电池的使用寿命。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种光伏能源管理系统及方法，能够综合多种mppt算法的优势，提高了发电利用率，并使光伏板的发电功率在蓄电池与负载之间进行灵活分配，有效提供了利用率的同时提高了蓄电池的寿命，降低了维护成本。
[0004]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种光伏能源管理系统，用于管理蓄电池、光伏板和外部负载的充放电过程，该系统包括微控制器、采样电路、升降压电路、充电电路、放电电路和直供输出电路，升降压电路与光伏板连接，用于调节光伏板输出电压；
[0006]采样电路用于采集光伏板、蓄电池和外部负载的电流电压值，并将光伏板、蓄电池和外部负载的电流电压值传输至微控制器；
[0007]微控制器根据光伏板的电流电压值，计算光伏板的电压增量ΔU、电流增量ΔI、输出功率值P和输出功率增量ΔP；
[0008]微控制器基于电压增量ΔU、电流增量ΔI、输出功率值P和输出功率增量ΔP，按照多个mppt策略算法分别计算得到光伏板的多个第一最大功率点，并比较所有第一最大功率点的数值，确定本次控制周期的第二最大功率点参数，根据第二最大功率点参数调整微控制器输出的充电PWM数值和直供PWM数值；
[0009]微控制器用于若蓄电池的电流电压值达到第一预设电压值，则控制放电电路将蓄电池输出的充电电压输出至外部负载，若蓄电池处于欠压状态，则基于直供PWM数值，控制升降压电路将调节后的光伏板输出电压通过直供输出电路输出至外部负载，若蓄电池的电流电压值低于第二预设电压值，则基于充电PWM数值，控制升降压电路将调节后的光伏板输出电压通过充电电路输出至蓄电池。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，上述根据第二最大功率点参数调整微控制器输出的充电PWM数值和直供PWM数值的步骤包括：
[0011]根据第二最大功率点参数，判断输出功率值P的大小；
[0012]当输出功率值P大于第一预设功率值时，按照预设增量逐渐调大充电PWM数值；
[0013]当输出功率值P小于第二预设功率值时，按照预设减量逐渐调小充电PWM数值；
[0014]若蓄电池处于亏电状态，则在直供PWM数值满足外部负载功率时，将充电PWM数值调至最大；
[0015]当蓄电池的电流电压值高于第二预设电压值时，基于第二最大功率点参数，将直供PWM数值调至最大。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，上述微控制器还用于当蓄电池处于亏电状态时，基于直供PWM数值，控制升降压电路将调节后的光伏板输出电压通过直供输出电路输出至外部负载。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，上述微控制器根据光伏板的电流电压值，计算光伏板的电压增量ΔU、电流增量ΔI、输出功率值P和输出功率增量ΔP的步骤包括：
[0018]获取上次控制周期中光伏板的采样电流电压值，根据公式ΔU＝U(k)
‑
U(k
‑
1)计算光伏板电压增量ΔU，根据公式ΔI＝I(k)
‑
I(k
‑
1)计算光伏板电流增量ΔI，根据公式P(k)＝U(k)I(k)计算本次控制周期中光伏板的输出功率值P，根据公式ΔP＝P(k)
‑
P(k
‑
1)计算光伏板输出功率增量ΔP，其中，U(k)为本次控制周期中光伏板的采样电压值，U(k
‑
1)为上次控制周期中光伏板的采样电压值，I(k)为本次控制周期中光伏板的采样电流值，I(k
‑
1)为上次控制周期中光伏板的采样电流值，P(k)与输出功率值P一致，P(k
‑
1)为上次控制周期中光伏板的输出功率值。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，上述光伏能源管理系统还包括APP终端和通讯电路，APP终端通过通讯电路与微控制器连接；
[0020]微控制器还用于将所有控制周期中光伏板的电流电压值、蓄电池的电流电压值和外部负载的电流电压值上传至APP终端；
[0021]APP终端用于接收并实时显示本次控制周期中光伏板的电流电压值、蓄电池的电流电压值和外部负载的电流电压值。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，上述若蓄电池的电流电压值低于第二预设电压值，则基于光伏板的充电PWM数值，控制升降压电路将调节后的光伏板输出电压通过充电电路输出至蓄电池的步骤包括：
[0023]APP终端根据蓄电池的电流电压值配置充电参数，充电参数包括恒压输出值和限流阈值；
[0024]根据充电参数，微控制器控制升降压电路调节光伏板输出电压。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，上述APP终端根据所有控制周期中光伏板的电流电压值、蓄电池的电流电压值和外部负载的电流电压值，生成并显示曲线图；
[0026]APP终端还用于响应用户远程操作导出曲线图。
[0027]在本专利技术的一些实施例中，上述光伏能源管理系统还包括电池故障检测模块，用于监测蓄电池的电压值，若蓄电池的电压值高于电压上限值，则提示蓄电池接入错误。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，上述mppt策略算法包括恒压跟踪法、干扰观测法和电导增量法。
[0029]第二方面，本申请实施例提供一种光伏能源管理方法，用于管理蓄电池、光伏板和外部负载的充放电过程，该方法包括如下步骤：
[0030]采集光伏板、蓄电池和外部负载的电流电压值；
[0031]根据光伏板的电流电压值，计算光伏板的电压增量ΔU、电流增量ΔI、输出功率值P和输出功率增量ΔP；
[0032]基于电压增量ΔU、电流增量ΔI、输出功率值P和输出功率增量ΔP，按照多个mppt策略算法分别计算得到光伏板的多个第一最大功率点，并比较所有第一最大功率点的数值，确定本次控制周期的第二最大功率点参数，根据第二最大功率点参数调整微控制器输出的充电PWM数值和直供PWM数值；
[0033]若蓄电池的电流电压值达到第一预设电压值，则控制放电电路将蓄电池输出的充电电压输出至外部负载，若蓄电池处于欠压状态，则基于直供PWM数值，控制升降压电路将调节后的光伏板输出电压通过直供输出电路输出至外部负载，若蓄电池的电流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏能源管理系统，其特征在于，用于管理蓄电池、光伏板和外部负载的充放电过程，所述系统包括微控制器、采样电路、升降压电路、充电电路、放电电路和直供输出电路，所述升降压电路与所述光伏板连接，用于调节光伏板输出电压；所述采样电路用于采集所述光伏板、所述蓄电池和所述外部负载的电流电压值，并将所述光伏板、所述蓄电池和所述外部负载的电流电压值传输至所述微控制器；所述微控制器根据所述光伏板的电流电压值，计算所述光伏板的电压增量ΔU、电流增量ΔI、输出功率值P和输出功率增量ΔP；所述微控制器基于所述电压增量ΔU、所述电流增量ΔI、所述输出功率值P和所述输出功率增量ΔP，按照多个mppt策略算法分别计算得到光伏板的多个第一最大功率点，并比较所有第一最大功率点的数值，确定本次控制周期的第二最大功率点参数，根据所述第二最大功率点参数调整所述微控制器输出的充电PWM数值和直供PWM数值；所述微控制器用于若所述蓄电池的电流电压值达到第一预设电压值，则控制所述放电电路将所述蓄电池输出的充电电压输出至所述外部负载，若所述蓄电池处于欠压状态，则基于所述直供PWM数值，控制所述升降压电路将调节后的光伏板输出电压通过所述直供输出电路输出至所述外部负载，若所述蓄电池的电流电压值低于第二预设电压值，则基于所述充电PWM数值，控制所述升降压电路将调节后的光伏板输出电压通过所述充电电路输出至所述蓄电池。2.根据权利要求1所述的光伏能源管理系统，其特征在于，根据所述第二最大功率点参数调整所述微控制器输出的充电PWM数值和直供PWM数值的步骤包括：根据所述第二最大功率点参数，判断所述输出功率值P的大小；当所述输出功率值P大于第一预设功率值时，按照预设增量逐渐调大所述充电PWM数值；当所述输出功率值P小于第二预设功率值时，按照预设减量逐渐调小所述充电PWM数值；若所述蓄电池处于亏电状态，则在所述直供PWM数值满足外部负载功率时，将所述充电PWM数值调至最大；当所述蓄电池的电流电压值高于所述第二预设电压值时，基于所述第二最大功率点参数，将所述直供PWM数值调至最大。3.根据权利要求2所述的光伏能源管理系统，其特征在于，所述微控制器还用于当所述蓄电池处于亏电状态时，基于所述直供PWM数值，控制所述升降压电路将调节后的光伏板输出电压通过所述直供输出电路输出至所述外部负载。4.根据权利要求1所述的光伏能源管理系统，其特征在于，所述微控制器根据所述光伏板的电流电压值，计算所述光伏板的电压增量ΔU、电流增量ΔI、输出功率值P和输出功率增量ΔP的步骤包括：获取上次控制周期中所述光伏板的采样电流电压值，根据公式ΔU＝U(k)
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U(k
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1)计算光伏板电压增量ΔU，根据公式ΔI＝I(k)
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I(k
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1)计算光伏板电流增量ΔI，根据公式P(k)＝U(k)I(k)计算本次控制周期中所述光伏板的输出功率值P，根据公式ΔP＝P(k)
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P(k
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1)计算光伏板输出功...

【专利技术属性】
技术研发人员：章猛，
申请(专利权)人：上海宽营智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：