一种光伏空气源热泵双电源控制方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏空气源热泵双电源控制方法，包括光伏单独供电稳压控制和双电源供电光伏最大功率点跟踪控制，所述光伏单独供电稳压控制和双电源供电光伏最大功率点跟踪控制通过光伏控制器控制进行自动切换。本发明专利技术以光伏阵列输出电压V

【技术实现步骤摘要】
一种光伏空气源热泵双电源控制方法


[0001]本专利技术涉及太阳能绿色环保供暖
，可应用在不改变现有热泵驱动系统情况下，实现光伏和市电相结合的双电源供电的系统中，具体为一种光伏空气源热泵双电源控制方法。

技术介绍

[0002]在我国北方农村地区，冬季采暖以散烧煤为主。散煤的使用总量大，燃烧方式落后，污染排放严重，是采暖季出现“雾霾”天气的重要原因之一。自2016年来，北方各省市相继开展实施“煤改电”工程，以电设备代替燃煤锅炉进行采暖改造。其中，空气源热泵可以发挥电能高品质优势，具有高效、环保、安全和便利的优点，是冬季清洁采暖的主力军。但是，空气源热泵的设备价格较高，运行所需的用电费用也超过以往的燃煤费用，且政府的电费补贴往往仅限于夜间的低谷电价时段，高昂的改造和使用成本成为空气源热泵推广过程中的关键制约因素。
[0003]近年来，我国的光伏发电产业规模不断扩大，组件成本显著下降，为太阳能的开发利用提供了广阔的市场空间。同时，农村地区居民分散，建筑低矮，具备搭建光伏发电系统的良好环境条件。因此，可利用光伏阵列将太阳能转换为电能，减少白天空气源热泵所需的市电电能，从而降低采暖的用电成本。
[0004]由于光伏阵列是非线性直流电源，其输出电压随着输出电流的增大而非线性降低，而输出最大功率随着光照、温度变化而变化，当光照稳定时，其功率
‑
电压输出特性曲线类似于一条开口向下的抛物线，输出功率存在一个最大极值点，但是实际应用中，随着光照或温度变化，光伏阵列最大功率点不断的变化，无法实时调整光伏阵列的工作点，使其跟踪最大功率点，容易造成电能资源的浪费和系统无法稳定运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种光伏空气源热泵双电源控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种光伏空气源热泵双电源控制方法，包括包括光伏单独供电稳压控制和双电源供电光伏最大功率点跟踪控制，所述光伏单独供电稳压控制和双电源供电光伏最大功率点跟踪控制通过光伏控制器控制进行自动切换，该方法以光伏控制器为载体。
[0007]在一个优选的实施方式中，所述光伏单独供电稳压控制中以光伏阵列输出电压V
PV
为前馈的V
dc
稳压控制策略，将直流母线电压的目标值设定为350V，光伏控制器通过调节Duty对V
dc
进行稳压控制，Duty＝1
‑
V
PV
/V
dc_ref
。
[0008]在一个优选的实施方式中，所述光伏单独供电稳压控制结合了直流母线电压限压保护逻辑，增加了逻辑标志位，当直流母线电压V
dc
小于350V，V
dc_overFlg
清零；当直流母线电压V
dc
超过370V，V
dc_overFlg
置位，并将光伏控制器Duty设置为0，直至直流母线电压V
dc
重新低
于350V，才将V
dc_overFlg
清零；当直流母线电压V
dc
大于350V且小于370V时，即V
dc_overFlg
为零时，将开关管S的PWM导通占空比固定为较小的常量。
[0009]具体的使用过程中，当光伏最大功率大于空气源热泵运行所需要功率时，若仍采用最大功率点跟踪控制，驱动压缩机的变频器的直流母线电压就会因输入/输出功率不平衡而迅速增高，可能导致功率模块过压受损。因此，需要通过控制减小光伏阵列的实际输出功率，使直流母线电压稳定在目标值V
dc_ref
。稳压控制最常用的方法是反馈控制，即针对目标值V
dc_ref
与实测值V
dc
的误差ΔV
dc
，通过PI调制来改变光伏控制器的导通占空比Duty＝K
P
ΔV
dc
+K
I
∫ΔV
dc
dt(kp指的是传统PI调节器的比例增益，ki指的是传统PI调节器的积分增益)，但是，由于光伏阵列是非线性时变直流电源，上述反馈控制策略难以保证良好的控制特性，甚至导致直流母线电压振荡，故本专利技术采用以光伏控制器输入电压V
PV_in
为前馈的稳压控制策略，并将直流母线电压的目标值V
dc_ref
设定为350V，光伏控制器依据Boost电路的基本特性，与光伏阵列保持实时联动，通过调节Duty对V
dc
进行稳压控制，控制框图如图3所示。
[0010]光伏控制器在稳态时，输出到直流母线的电压V
dc
稳定在V
dc_ref
＝350V附近，高于空气源热泵系统在市电运行时母线电压，利用变频器整流电路二极管特性，阻断电网供电，实现光伏单独的稳压供电。
[0011]为了避免了在系统运行过程中，基于稳态的光伏控制器输入电压V
PV_in
前馈稳压控制，由于负载用电需求迅速减小或为零时，可能会导致直流母线电压V
dc
瞬间过压情况，提出了结合直流母线电压V
dc
限压保护，逻辑流程图如图4所示。
[0012]这种采用基于光伏控制器输入电压V
PV
前馈控制和直流母线电压V
dc
限压保护相结合的方法，既保证了系统正常运行时，直流母线电压在目标电压V
dc_ref
附近，又避免了空载或负载突然变小时瞬时过压，提高了系统稳定可靠运行。
[0013]在一个优选的实施方式中，所述开关管S的PWM导通占空比固定为较小的常量范围为1％
‑
5％，具体的使用时根据实际工程环境调节开关管S的PWM导通占空比常量，比如在轻载时，直流母线波动不超过10V时，该值实际设置为5％。
[0014]在一个优选的实施方式中，所述双电源供电光伏最大功率点跟踪控制采用一种以光伏阵列输出电压V
PV_ref
为扰动对象的扰动观测法，结合直流母线电压V
dc
为前馈的控制，光伏控制器Duty＝1
‑
V
PV_ref
/V
dc
。
[0015]具体的使用过程中，光伏阵列最大功率小于系统运行功率时，光伏控制器实施最大功率点跟踪控制。目前，最大功率点跟踪技术有很多方法，其中扰动观测法是广泛应用方法之一。该方法机理为周期性地对施加一个扰动电压+ΔV，然后再观测扰动后光伏阵列输出功率变化方向。如果功率增加，则表明电压扰动方向正确，继续按照+ΔV方向扰动；如果功率减少，则往
‑
ΔV方向扰动；
[0016]在双电源供电模式下，直流母线电压V
dc
大小由变频器的整流电路限定，扰动观测法的实际过程就是根据不断变化的光伏阵列输出电压目标值V
PV_re本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏空气源热泵双电源控制方法，其特征在于：包括光伏单独供电稳压控制和双电源供电光伏最大功率点跟踪控制，所述光伏单独供电稳压控制和双电源供电光伏最大功率点跟踪控制通过光伏控制器控制进行自动切换。2.根据权利要求1所述的一种光伏空气源热泵双电源控制方法，其特征在于：所述光伏单独供电稳压控制中以光伏阵列输出电压V
PV
为前馈的V
dc
稳压控制策略，将直流母线电压的目标值设定为350V，光伏控制器通过调节Duty对V
dc
进行稳压控制，Duty＝1
‑
V
PV
/V
dc_ref
。3.根据权利要求2所述的一种光伏空气源热泵双电源控制方法，其特征在于：所述光伏单独供电稳压控制结合了直流母线电压限压保护逻辑，增加了逻辑标志位，当直流母线电压V
dc
小于350V，V
dc_overFlg
清零；当直流母线电压V
dc
超过370V，V
dc_overFlg
置位，并将光伏控制器Duty设置为0，直至直流母线电压V
dc
重新低于350V，才将V
dc_overFlg
清零；当直流母线电压V
dc
大于350V且小于370V时，即V
dc_overFlg

【专利技术属性】
技术研发人员：李光明，徐政，徐向宇，关彦彬，李胜，
申请(专利权)人：青岛斑科变频技术有限公司，
类型：发明
国别省市：