一种基于光伏供电的激光雷达电源系统及控制方法技术方案

本申请提出一种基于光伏供电的激光雷达电源系统，包括转换装置与控制装置；控制装置包括MPPT控制模块、PI控制模块与模态选择模块；MPPT控制模块采集光伏电源的实际输出电流与实际输出电压，根据实际输出电流与实际输出电压输出光伏电源最大输出功率参考电压；PI控制模块采集光伏电源的实际输出电压、转换装置输出的负载输入电压、负载输入参考电压端的负载输入参考电压、光伏电源最大输出功率参考电压，并根据光伏电源最大输出功率参考电压、负载输入参考电压、实际输出电压与负载输入电压输出开通时间占空比给模态选择模块；模态选择模块根据开通时间占空比确定电源系统的工作模式，并根据开通时间占空比生成控制信号控制转换装置中电路的开断状态。转换装置中电路的开断状态。转换装置中电路的开断状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光伏供电的激光雷达电源系统及控制方法


[0001]本申请涉及新能源领域，尤其涉及一种基于光伏供电的激光雷达电源系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力技术的发展，电网系统的安全性也越来越受关注。现今变电站周边漂浮异物如塑料薄膜、气球、风筝等的存在严重影响其正常工作，重则威胁电网安全；并且由于变电站周界异物入侵的监控手段和效果微乎其微，光靠人工巡检和巡检机器人自动巡检的方式无法精确、迅速地对电网周边的安全隐患排查和警报。因此人们把目光转向采用激光雷达勘测设备对高空异物入侵进行准确高效的勘测，现需对激光雷达勘测器设计电源系统以确保勘测仪器的长期使用，以保证电网安全。现有技术中激光雷达常见的电源系统为采用光伏板发电的光伏供电系统。但是光伏板输出电压等级较低，且受外界环境影响较大，具有强烈的非线性，这对于激光雷达的运行是不利的。

技术实现思路

[0003]本申请提供基于光伏供电的激光雷达电源系统及控制方法，以解决现有技术中光伏板输出电压等级较低，且受外界环境影响较大，具有强烈的非线性，对于激光雷达的运行不利的技术问题。
[0004]第一方面，提供一种基于光伏供电的激光雷达电源系统，所述电源系统包括转换装置与控制装置；
[0005]所述转换装置的光伏正端口与光伏电源的正极、所述控制装置的输入电压采集端连接，所述转换装置的光伏负端口与所述光伏电源的负极、所述控制装置的输入电流采集端连接；所述转换装置的蓄电池正端口与蓄电池的正极连接，所述转换装置的蓄电池负端口与所述蓄电池的负极连接；所述转换装置的输出正端口与激光雷达的正极、所述控制装置的输出电压采集端连接，所述转换装置的输出负端口与所述激光雷达的负极连接；所述转换装置的控制输入端口与所述控制装置的控制输出端连接；
[0006]所述控制装置包括MPPT控制模块、PI控制模块以及模态选择模块；所述MPPT控制模块的电流输入端与所述输入电流采集端连接，所述MPPT控制模块的电压输入端与所述输入电压采集端、所述PI控制模块的第一端连接，所述MPPT控制模块的输出端与所述PI控制模块的第二端连接，所述PI控制模块的第三端与所述输出电压采集端连接，所述PI控制模块的第四端与所述模态选择模块的输入端连接，所述PI控制模块的第五端与负载输入参考电压端连接，所述模态选择模块的输出端与所述控制输出端连接；
[0007]所述MPPT控制模块采集所述光伏电源的实际输出电流与实际输出电压，所述MPPT控制模块根据所述实际输出电流与所述实际输出电压输出光伏电源最大输出功率参考电压给所述PI控制模块；所述PI控制模块采集所述光伏电源最大输出功率参考电压、所述光伏电源的实际输出电压、所述转换装置输出的负载输入电压、所述负载输入参考电压端的
负载输入参考电压，所述PI控制模块根据所述光伏电源最大输出功率参考电压、所述负载输入参考电压、所述实际输出电压与所述负载输入电压输出开通时间占空比给所述模态选择模块；所述模态选择模块根据所述开通时间占空比确定所述电源系统的工作模式，并生成控制信号控制所述转换装置中电路的开断状态，以控制所述电源系统执行所述工作模式；所述工作模式包括所述蓄电池辅助所述光伏电源给所述激光雷达供电、所述光伏电源给所述蓄电池与所述激光雷达供电。
[0008]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制装置还包括PWM模块，所述PWM模块的输入端与所述模态选择模块的输出端连接，所述PWM模块的输出端与所述控制输出端连接；所述PWM模块用于根据所述控制信号生成PWM控制波形以控制所述电源系统执行所述模态选择模块确定的工作模式。
[0009]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述控制装置还包括电压采集模块与电流采集模块，所述电流采集模块的第一端与所述输入电流采集端连接，所述电流采集模块的第二端与所述MPPT控制模块的电流输入端连接；所述电压采集模块的第一端与所述输入电压采集端连接，所述电压采集模块的第二端与所述MPPT控制模块的电压输入端、所述PI控制模块的第一端连接。
[0010]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述转换装置包括变压器、第一开关、第二开关以及第三开关；所述第一开关的第一端与所述激光雷达的正极、所述变压器的原边绕组的第一端、所述输出电压采集端连接，所述第一开关的第二端与所述激光雷达的负极、接地端连接；所述第二开关的第一端与所述原边绕组的第二端、所述光伏电源的正极、所述输入电压采集端连接，所述光伏电源的负极与所述输入电流采集端、接地端连接，所述第二开关的第二端与所述蓄电池的正极、所述第三开关的第一端连接，所述第三开关的第二端与所述变压器的副边绕组的第一端连接，所述副边绕组的第二端接地；所述第一开关的第三端、所述第二开关的第三端、所述第三开关的第三端与所述控制输入端口连接。
[0011]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述PI控制模块包括第一PI控制器、第二PI控制器以及第三PI控制器；所述第一PI控制器的反相输入端与所述输出电压采集端连接，所述第一PI控制器的正相输入端与所述负载输入参考电压端连接，所述第一PI控制器的输出端与所述模态选择模块的输入端连接；所述第二PI控制器的正相输入端与所述第三PI控制器的反相输入端、所述MPPT控制模块的电压输入端、所述输入电压采集端连接，所述第二PI控制器的反相输入端与所述第三PI控制器的正相输入端、所述MPPT控制模块的输出端连接，所述第二PI控制器的输出端与所述模态选择模块的输入端连接，所述第三PI控制器的输出端与所述模态选择模块的输入端连接；所述第一PI控制器输出的第一开通时间占空比用于控制所述第一开关，所述第二PI控制器输出的第二开通时间占空比用于控制所述第二开关，所述第三PI控制器输出的第三开通时间占空比用于控制所述第三开关。
[0012]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述模态选择模块根据所述第一开通时间占空比控制所述电源系统恒压输出电能给所述激光雷达。
[0013]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第二开通时间占空比为零时，所述模态选择模块确定所述电源系统执行所述光伏电源给所述蓄电池与所述激光雷达供电；所述第三开通时间占空比为零时，所述模态选择模块确定所述电源系统执行所述蓄电池辅助所述光伏电源给所述激光雷达供电。
[0014]第二方面，提供一种基于光伏供电的激光雷达电源系统控制方法，所述方法应用于如第一方面所述的任一项电源系统中，所述方法包括：
[0015]所述MPPT控制模块采集所述光伏电源的实际输出电流与实际输出电压，并根据所述实际输出电流与所述实际输出电压输出光伏电源最大输出功率参考电压给所述PI控制模块；
[0016]所述PI控制模块采集所述光伏电源最大输出功率参考电压、所述光伏电源的实际输出电压、所述转换装置输出的负载输入电压、所述负载输入参考电压端的负载输入参考电压，并根据所述光伏电源最大输出功率参考电压、所述负载输入参考电压、所述实际输出电压与所述负载输入电压输出开通时间占空比给所述模态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏供电的激光雷达电源系统，其特征在于，所述电源系统包括转换装置与控制装置；所述转换装置的光伏正端口与光伏电源的正极、所述控制装置的输入电压采集端连接，所述转换装置的光伏负端口与所述光伏电源的负极、所述控制装置的输入电流采集端连接；所述转换装置的蓄电池正端口与蓄电池的正极连接，所述转换装置的蓄电池负端口与所述蓄电池的负极连接；所述转换装置的输出正端口与激光雷达的正极、所述控制装置的输出电压采集端连接，所述转换装置的输出负端口与所述激光雷达的负极连接；所述转换装置的控制输入端口与所述控制装置的控制输出端连接；所述控制装置包括MPPT控制模块、PI控制模块以及模态选择模块；所述MPPT控制模块的电流输入端与所述输入电流采集端连接，所述MPPT控制模块的电压输入端与所述输入电压采集端、所述PI控制模块的第一端连接，所述MPPT控制模块的输出端与所述PI控制模块的第二端连接，所述PI控制模块的第三端与所述输出电压采集端连接，所述PI控制模块的第四端与所述模态选择模块的输入端连接，所述PI控制模块的第五端与负载输入参考电压端连接，所述模态选择模块的输出端与所述控制输出端连接；所述MPPT控制模块采集所述光伏电源的实际输出电流与实际输出电压，所述MPPT控制模块根据所述实际输出电流与所述实际输出电压输出光伏电源最大输出功率参考电压给所述PI控制模块；所述PI控制模块采集所述光伏电源最大输出功率参考电压、所述光伏电源的实际输出电压、所述转换装置输出的负载输入电压、所述负载输入参考电压端的负载输入参考电压，所述PI控制模块根据所述光伏电源最大输出功率参考电压、所述负载输入参考电压、所述实际输出电压与所述负载输入电压输出开通时间占空比给所述模态选择模块；所述模态选择模块根据所述开通时间占空比确定所述电源系统的工作模式，并根据所述开通时间占空比生成控制信号控制所述转换装置中电路的开断状态，以控制所述电源系统执行所述工作模式；所述工作模式包括所述蓄电池辅助所述光伏电源给所述激光雷达供电、所述光伏电源给所述蓄电池与所述激光雷达供电。2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述控制装置还包括PWM模块，所述PWM模块的输入端与所述模态选择模块的输出端连接，所述PWM模块的输出端与所述控制输出端连接；所述PWM模块用于根据所述控制信号生成PWM控制波形以控制所述电源系统执行所述模态选择模块确定的工作模式。3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述控制装置还包括电压采集模块与电流采集模块，所述电流采集模块的第一端与所述输入电流采集端连接，所述电流采集模块的第二端与所述MPPT控制模块的电流输入端连接；所述电压采集模块的第一端与所述输入电压采集端连接，所述电压采集模块的第二端与所述MPPT控制模块的电压输入端、所述PI控制模块的第一端连接。4.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述转换装置包括变压器、第一开关、第二开关以及第三开关；所述第一开关的第一端与所述激光雷达的正极、所述变压器的原边绕组的第一端、所述输出电压采集端连接，所述第一开关的第二端与所述激光雷达的负极、接地端连接；所述第二开关的第一端与所述原边绕组的第二端、所述光伏电源的正极、所述输入电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王科，江心宇，张博雅，李兴文，邓云坤，彭晶，赵现平，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：