[发明专利]独立光伏充电蓄电池变阵控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于控制系统技术领域，尤其涉及一种独立光伏充电蓄电池变阵控制系统及控制方法。

背景技术

独立光伏充电系统具有如下特点。

１、  外部环境（光照强度、温度等）随时发生变化，光伏电池输出的电能（最大功率点）也随时发生改变。

２、  由于被充蓄电池组中，各蓄电池（铅酸蓄电池）荷电状态不同，导致充电策略不同，也就是说，同一时刻被充蓄电池充电所需功率不同。

由于上述因素的影响，产生如下问题。

３、  当外部条件变化光伏电池板输出功率下降时，这时被充蓄电池组所需功率得不到满足，一般充电系统为防止反充，会停止系统运行。然而，此时光伏系统仍然存在电能输出，这些电能由于系统的保护性停运而损失。关键问题在于：如何根据光伏电池输出功率和目前被充蓄电池充电所需功率，给出在当前条件下被充蓄电池数量和充电阵列形式。也就是要对原有充电蓄电池阵列进行重组，根据光伏电池输出功率的降低，确定那些被充蓄电池脱离充电阵列，变为待充蓄电池。

４、  当外部条件变化光伏电池板输出功率增大时，这时光伏电池输出功率大于目前被充蓄电池组所需功率。关键问题：如何根据目前功率差确定哪些待充蓄电池组转化为被充蓄电池，以及如何确定新被充蓄电池阵列形式。

５、  当外部条件不变光伏电池输出功率不变时，由于蓄电池在充电过程中，被充蓄电池所需充电功率随着蓄电池荷电状态的变化而变化（下降），充电系统会相对产生剩余电能，为了不使这部分能量损失，要对充电阵列进行重组。需要确定哪些被充蓄电池变换为被充蓄电池，新的被充蓄电池阵列形式是什么。

多目标优化：第一优化目标为能量的最大存储；第二优化目标为单位工作时间内（一天）被充满蓄电池数目最大。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种使光伏电池输出的电能充分利用的独立光伏充电蓄电池变阵控制系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明独立光伏充电蓄电池变阵控制系统包括单片机、SOC光照强度数据采集部分，Boost/Buck DC/DC MPPT部分、充电控制变阵控制部分、光伏电池阵列和蓄电池阵列，其结构要点单片机信号输出端口分别与Boost/Buck DC/DC MPPT部分信号输入端口、充电控制变阵控制部分信号输入端口相连，光伏电池阵列电能输出端口依次通过Boost/Buck DC/DC MPPT部分、充电控制变阵控制部分与蓄电池阵列电能输入端口相连，SOC光照强度数据采集部分信号输入端口分别与光伏电池阵列信号输出端口、蓄电池阵列信号输出端口相连，SOC光照强度数据采集信号输出端口与单片机信号输入端口相连。

所述充电控制变阵控制部分包括变阵控制器，所述SOC光照强度数据采集部分和单片机组成数据采集处理部分，所述蓄电池阵列包括待充蓄电池组和被充蓄电池组，数据采集处理部分信号输入端口分别与待充蓄电池组信号输出端口、被充蓄电池组信号输出端口、光伏电池阵列的光伏电池组信号输出端口相连，数据采集处理部分信号输出端口与变阵控制器信号输入端口相连，变阵控制器控制信号输出端口分别与待充蓄电池组充电控制信号输入端口、被充蓄电池组充电控制信号输入端口相连。

作为一种优选方案，本发明所述Boost/Buck DC/DC MPPT部分包括电容C3，电容C3一端分别与光伏电池组一端、电阻R1一端、电感L1一端相连，电容C3另一端分别与光伏电池组另一端、电阻R2一端、电阻R3一端相连，电阻R1另一端与电阻R2另一端相连，电感L1另一端分别与电容C1一端、电感L2一端相连，电阻R3另一端分别与电容C1另一端、NMOSFET源极、二极管D1阳极、电容C2一端相连，电感L2另一端分别与NMOSFET漏极、二极管D1阴极、二极管D2阳极相连，二极管D2阴极与电容C2另一端相连。