[发明专利]光伏充电器容错控制方法及应用该方法的光伏充电器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏充电器的控制技术领域，特别涉及一种光伏充电器容错控制方法及应用该方法的光伏充电器。

背景技术

光伏充电器是光伏发电设备与储能装置(如蓄电池等)连接的重要设备，起着能量转换和对蓄电池智能管理的作用。光伏充电器通常分为具有MPPT功能和不带MPPT功能，不带MPPT功能的光伏充电器基本是恒压控制模式，对光伏的利用率会偏低，导致能量损失。

最大功率跟踪(MPPT:Maxium Power Point Tracking)是光伏系统最重要的功能，保证光伏组件能输出最大功率。常用的MPPT算法是扰动观察法(Perturb and Observe)，其做法是采集光伏电压和光伏电流，计算光伏功率，每隔一段时间扰动一下光伏电压，观察光伏功率变化，如果功率变大就往刚才扰动的方向继续扰动，如果功率变小，则往相反的方向扰动。MPPT算法是为了最大效率的利用光伏能量，提高光伏组件的到后备电池和直流设备的转换效率。

同时光伏充电器需要对电池实行智能管理，根据后备蓄电池容量配置情况，实时调节充放电电流，防止过充或者过放，造成对电池的损坏，降低电池使用时间；另外光伏充电器需要监控负载输出情况，对光伏充电器超负荷工作，需要及时作出过流告警或者过流保护，不要损害光伏充电器和蓄电池。

通常光伏充电器包括三个霍尔电流传感器，分别采样光伏极板输出电流Ipv、蓄电池电流Ibat、负载电流Iload，3个电流采样值Ipv、Ibat、Iload在控制系统中起着重要的作用，(1)在进行MPPT算法时需要用到光伏电压和光伏电流计算光伏功率，如果光伏电流传感器发生故障，则无法得到实际真实功率，无法在进行MPPT算法跟踪，导致系统无法充电或者光伏利用率降低的问题。(2)、在充放电过程中，需要根据电池容量的配置情况，需要根据采集的电池电流，通过闭环控制防止电池过充、过放，如果电池电流传感器发生故障，则无法进行电池过充、过放的保护。(3)、实时采集负载输出电流，对负载输出电流进行监控，当输出电流超过系统对输出电流设定范围时，需要告警或者作出相应的保护，如果负载电流传感器发生故障，则无法进行输出过流告警和过流保护。

光伏充电器的控制系统的安全可靠性将直接影响太阳能充电系统的正常可靠运行，其中电流传感器的故障问题又是控制系统故障问题不可忽视的一部分，一旦涉及控制系统功能的电流传感器发生故障，将直接导致现有控制系统的不稳定，甚至造成电池或者光伏充电器本身的安全性，因此如何在某个电流传感器发生故障时，及时作出相应措施，保证系统正常运行对太阳能充电控制系统可靠性和安全性具有重要的意义。

发明内容

本发明提出了一种光伏充电器容错控制方法，充分考虑了在某一个电流传感器发生故障时，利用其他电压电流参数进行信息重构，保证系统正常工作，同时作出故障告警。

本发明采用以下方案实现：一种光伏充电器容错控制方法，其特征在于：按如下步骤实现：

步骤1：实时监控获得光伏极板输出的电流信号Ipv、蓄电池电流信号Ibat、负载电流信号Iload、光伏极板输出的电压信号Vpv、蓄电池电压信号Vbat；其中Ipv由第一电流传感器采集，Ibat由第二电流传感器采集，Iload由第三电流传感器采集；

步骤2：计算光伏极板的输出功率Ppv＝Vpv×Ipv，即光伏充电器的输入功率，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏极板的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出功率Pout1＝Ppv×η＝Vpv×Ipv×η，其中η为光伏充电器的效率；

步骤3：利用蓄电池电流信号Ibat，判断蓄电池处于充电状态，还是放电状态，若蓄电池处于充电状态，进入步骤4，若蓄电池处于放电状态，进入步骤5；

步骤4：利用光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的输出功率Pout＝Vbat×(Iload+Ibat)，利用光伏充电器输入输出效率关系和光伏充电器的输出电压电流参数计算光伏充电器的等效输出电流值Iout1＝Pout1/Vbat，即Iout1＝Vpv×Ipv×η/Vbat，利用光伏充电器的输出参数计算光伏充电器的输出电流值Iout＝Ibat+Iload，其中η为光伏充电器的效率，进入步骤6；