離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法及系統(tǒng)，方法包括步驟：A、選取初始輸出電流參考值，通過數(shù)字化調(diào)節(jié)器輸出運算結(jié)果，并將運算結(jié)果送入到脈沖寬度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制信號，通過電流反饋測得實際輸出電流值；B、根據(jù)實際輸出電流值與初始輸出電路參考值計算電流的變化方向，結(jié)合本次MPPT的電流擾動方向計算更新下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果；C、根據(jù)計算出的下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果，定步長更新輸出電流參考值，如此重復(fù)更新，獲得最大充電電流。本發(fā)明省去電壓與電流兩路信號的測量，僅需測量蓄電池的充電電流，即可實現(xiàn)PV組件的最大功率追蹤，減少了硬件成本，降低了對處理器性能的要求。
【專利說明】離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及光伏離網(wǎng)發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最 優(yōu)值的實現(xiàn)方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 光伏電池是利用光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。由于光伏電池的輸出功 率是關(guān)于光強、溫度和負(fù)載的非線性函數(shù)，為了充分利用光伏陣列的能量，光伏發(fā)電系統(tǒng)配 有最大功率點跟蹤（Maximum Power Point Tracking, MPPT)控制算法。
[0003] 傳統(tǒng)的光伏最大功率點跟蹤側(cè)重于跟蹤光伏組件輸出功率的最大值，常用的追蹤 方法有：爬山法/擾動觀察法(P&Q)、電導(dǎo)微增率法（INC)、改進的變步長算法以及其他智能算 法等。這些算法應(yīng)用在傳統(tǒng)PV側(cè)的MPPT算法上為獲取PV的輸出功率，都必須通過測量光伏 組件的輸出電壓與輸出電流兩路信號來計算功率，這樣首先硬件成本會增加，其次算法的運 算量較大，對單片機/控制器的運算性能提出更高的要求，帶來整個系統(tǒng)的成本壓力。
[0004] 因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電 流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有蓄電池充電電流最優(yōu)值控制方法成本高、對處 理器性能要求高的問題。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0007] -種離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其中，包括步驟：
[0008] A、選取初始輸出電流參考值，通過數(shù)字化調(diào)節(jié)器輸出運算結(jié)果，并將運算結(jié)果送 入到脈沖寬度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制信號，通過電流反饋測得實際輸出電流值；
[0009] B、根據(jù)實際輸出電流值與初始輸出電路參考值計算電流的變化方向，結(jié)合本次 MPPT的電流擾動方向計算更新下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果；
[0010] C、根據(jù)計算出的下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果，定步長更新輸出電流參考值， 如此重復(fù)更新，獲得最大充電電流。
[0011] 所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其中，所述步驟B中， 若本次MPPT的電流擾動方向為正，且電流的變化方向為正，則更新下一次MPPT的電流擾動 方向為正。
[0012] 所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法其中，所述步驟B中， 若本次MPPT的電流擾動方向為正，且電流的變化方向為負(fù)，則更新下一次MPPT的電流擾動 方向為負(fù)。
[0013] 所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其中，所述步驟B中， 若本次MPPT的電流擾動方向為負(fù)，且電流的變化方向為正，則更新下一次MPPT的電流擾動 方向為負(fù)。
[0014] 所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其中，所述步驟B中， 若本次MPPT的電流擾動方向為負(fù)，且電流的變化方向為負(fù)，則更新下一次MPPT的電流擾動 方向為正。
[0015] -種離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其中，其包括：
[0016] 反饋模塊，用于選取初始輸出電流參考值，通過數(shù)字化調(diào)節(jié)器輸出運算結(jié)果，并將 運算結(jié)果送入到脈沖寬度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制信號，通過電流反饋測得實際輸出電流值；
[0017] 電流擾動方向計算模塊，用于根據(jù)實際輸出電流值與初始輸出電路參考值計算電 流的變化方向，結(jié)合本次MPPT的電流擾動方向計算更新下一次MPPT的電流擾動方向結(jié) 果；
[0018] 電流更新模塊，用于根據(jù)計算出的下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果，定步長更新 輸出電流參考值，如此重復(fù)更新，獲得最大充電電流。
[0019] 所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述電流擾動 方向計算模塊中，若本次MPPT的電流擾動方向為正，且電流的變化方向為正，則更新下一 次MPPT的電流擾動方向為正。
[0020] 所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述電流擾動 方向計算模塊中，若本次MPPT的電流擾動方向為正，且電流的變化方向為負(fù)，則更新下一 次MPPT的電流擾動方向為負(fù)。
[0021 ] 所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述電流擾動 方向計算模塊中，若本次MPPT的電流擾動方向為負(fù)，且電流的變化方向為正，則更新下一 次MPPT的電流擾動方向為負(fù)。
[0022] 所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述電流擾動 方向計算模塊中，若本次MPPT的電流擾動方向為負(fù)，且電流的變化方向為負(fù)，則更新下一 次MPPT的電流擾動方向為正。
[0023] 有益效果：本發(fā)明針對光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)必須有儲能環(huán)節(jié)的特點，將最大功率跟 蹤的著落點落在蓄電池的充電電流上，而不是PV側(cè)的功率點跟蹤。從而省去PV側(cè)的電壓 與電流兩路信號的測量，僅僅需要測量充電器對蓄電池的充電電流，即可實現(xiàn)PV組件的最 大功率追蹤，減少了主回路硬件成本，同時降低了對處理器性能的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明較佳實施例的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法 的流程圖。
[0025] 圖2為本發(fā)明光伏發(fā)電離網(wǎng)充電系統(tǒng)中追蹤充電器最大充電電流的電路結(jié)構(gòu)示 意圖。

【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明提供離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法及系統(tǒng)，為使本發(fā) 明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處 所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027] 請參閱圖1，圖1為本發(fā)明一種離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流的實現(xiàn)方法較佳 實施例的流程圖，如圖所示，其包括：
[0028] S1、選取初始輸出電流參考值，通過數(shù)字化調(diào)節(jié)器輸出運算結(jié)果，并將運算結(jié)果送 入到脈沖寬度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制信號，通過電流反饋測得實際輸出電流值；
[0029] S2、根據(jù)實際輸出電流值與初始輸出電路參考值計算電流的變化方向，結(jié)合本次 MPPT的電流擾動方向計算更新下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果；
[0030] S3、根據(jù)計算出的下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果，定步長更新輸出電流參考 值，如此重復(fù)更新，獲得最大充電電流。
[0031] 在本實施例實現(xiàn)的依據(jù)是在于離網(wǎng)系統(tǒng)的蓄電池儲能階段，PV組件的最大功率輸 出即為MPPT充電控制器對蓄電池的最大功率充電，而蓄電池充電功率的最大化方向始終 與充電器充電電流變大的方向一致。所以MPPT過程中追求的PV輸出功率的最大化，在離 網(wǎng)系統(tǒng)中，則體現(xiàn)在充電器輸出功率的最大化。而充電功率變大的方向始終與充電電流變 大方向一致，所以無論蓄電池在單純地充電過程中電壓是單調(diào)變化還是蓄電池充電與放電 同時進行過程中蓄電池端電壓的非單調(diào)變化，充電器輸出功率變大的方向與充電電流變大 的方向是一致的。所以本發(fā)明僅僅通過測量充電器對蓄電池的充電電流，即可追蹤充電器 (對蓄電池）的最大充電電流來獲得最優(yōu)工作點，從而實現(xiàn)PV組件的最大功率追蹤。
[0032] 與傳統(tǒng)PV側(cè)的MPPT相比，本實施例極大地簡化了運算過程，降低了實施成本。
[0033] 需說明的是，本實施例適合于有儲能環(huán)節(jié)的離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，不適合并網(wǎng)光伏 發(fā)電系統(tǒng)。
[0034] 在本實施例中，實現(xiàn)充電電流最優(yōu)化的關(guān)鍵在于如何更新電流參考值變量的電流 擾動方向S，即MPPT的電流擾動方向，若需實現(xiàn)自動更新變量的電流擾動方向，就要尋找此 次的電流擾動方向與下一次循環(huán)的電流擾動方向之間的關(guān)系。
[0035] 具體而言，本次電流擾動方向變量與本次電流變化方向變量共同決定了下一次電 流擾動方向變量的取值。
[0036] 電流擾動方向的變化情況包括如下幾種：
[0037] 情況一：本次電流擾動方向為正，若所測量的充電電流變化為正，即Λ l〇ut>0,則 更新下一次電流擾動方向為正；情況二：本次電流擾動方向為正，若所測量的充電電流變 化為負(fù)，即Λ l〇ut〈0,則更新下一次電流擾動方向為負(fù)；情況三：本次電流擾動方向為負(fù)， 若所測量的充電電流變化為正，即Λ l〇ut>0,則更新下一次電流擾動方向為負(fù)；情況四：本 次電流擾動方向為負(fù)，若所測量的充電電流變化為負(fù)，即Λ l〇ut〈0，則更新下一次電流擾動 方向為正。以上四種情況概括了這兩個變量變化的所有可能性，也即無論充電電流是怎樣 變化的，根據(jù)這樣的追蹤原則總能找到合適的最大值。
[0038] 為便于下文描述，對變量進行如下定義：定步長正方向擾動被定義為邏輯1，定步 長負(fù)方向擾動被定義為邏輯〇 ;充電電流變大為邏輯1，充電電流變小為邏輯〇。
[0039] 根據(jù)上述分析，可以得到表1的真值表。
[0040] 表 1
[0041]

【權(quán)利要求】
1. 一種離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括步驟： A. 選取初始輸出電流參考值，通過數(shù)字化調(diào)節(jié)器輸出運算結(jié)果，并將運算結(jié)果送入到 脈沖寬度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制信號，通過電流反饋測得實際輸出電流值； B. 根據(jù)實際輸出電流值與初始輸出電路參考值計算電流的變化方向，結(jié)合本次MPPT 的電流擾動方向計算更新下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果； C. 根據(jù)計算出的下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果，定步長更新輸出電流參考值，如此 重復(fù)更新，獲得最大充電電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述步驟B中，若本次MPPT的電流擾動方向為正，且充電電流的變化方向為正，則更 新下一次MPPT的電流擾動方向為正。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述步驟B中，若本次MPPT的電流擾動方向為正，且充電電流的變化方向為負(fù)，則更 新下一次MPPT的電流擾動方向為負(fù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述步驟B中，若本次MPPT的電流擾動方向為負(fù)，且充電電流的變化方向為正，則更 新下一次MPPT的電流擾動方向為負(fù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)方法，其特征 在于，所述步驟B中，若本次MPPT的電流擾動方向為負(fù)，且充電電流的變化方向為負(fù)，則更 新下一次MPPT的電流擾動方向為正。
6. -種離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，其包括： 反饋模塊，用于選取初始輸出電流參考值，通過數(shù)字化調(diào)節(jié)器輸出運算結(jié)果，并將運算 結(jié)果送入到脈沖寬度調(diào)節(jié)器產(chǎn)生控制信號，通過電流反饋測得實際輸出電流值； 電流擾動方向計算模塊，用于根據(jù)實際輸出電流值與初始輸出電路參考值計算電流的 變化方向，結(jié)合本次MPPT的電流擾動方向計算更新下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果； 電流更新模塊，用于根據(jù)計算出的下一次MPPT的電流擾動方向結(jié)果，定步長更新輸出 電流參考值，如此重復(fù)更新，獲得最大充電電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其特征 在于，所述電流擾動方向計算模塊中，若本次MPPT的電流擾動方向為正，且充電電流的變 化方向為正，則更新下一次MPPT的電流擾動方向為正。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其特征 在于，所述電流擾動方向計算模塊中，若本次MPPT的電流擾動方向為正，且充電電流的變 化方向為負(fù)，則更新下一次MPPT的電流擾動方向為負(fù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其特征 在于，所述電流擾動方向計算模塊中，若本次MPPT的電流擾動方向為負(fù)，且充電電流的變 化方向為正，則更新下一次MPPT的電流擾動方向為負(fù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的離網(wǎng)充電系統(tǒng)中蓄電池充電電流最優(yōu)值的實現(xiàn)系統(tǒng)，其特 征在于，所述電流擾動方向計算模塊中，若本次MPPT的電流擾動方向為負(fù)，且充電電流的 變化方向為負(fù)，則更新下一次MPPT的電流擾動方向為正。
【文檔編號】H02J7/00GK104393638SQ201410633398
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】曾華鋒, 魏萬騰, 王進軍 申請人:廈門拓寶科技有限公司