[发明专利]基于可再生能源的蓄电池充电装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，采用基于可再生能源的蓄电池充电装置，包括：

发电单元，用于采用可再生能源对蓄电池进行供电；

蓄电单元，用于存储所述发电单元供给蓄电池后的多余电能；

DSP控制单元，用于根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电；

转换单元，用于将所述发电单元的电能与所述蓄电单元的电能汇总后升压，为蓄电池供电；

所述发电单元的输出端、所述蓄电单元的输出端共同连接至所述转换单元的输入端，所述转换单元的的输出端与蓄电池连接，所述DSP控制单元与所述蓄电单元连接；

其特征在于，根据采集所述发电单元的状态参数，判断所述发电单元所处的状态，若所述发电单元处于故障状态，则采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，若所述发电单元处于非故障状态，则采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电；

所述采用基于能量估计的充电方法对蓄电池充电，包括以下步骤：

S1、对所述DSP控制单元采集的发电单元的能量信号进行快速傅立叶变换，将经过快速傅立叶变换后的每个频点上的信号能量累加，得到每个频点的信号能量；

S2、判断是否存在初始能量信号，若是则执行步骤S3，否则，计算所述初始能量信号，执行步骤S3；

S3、遍历所述能量信号的每一频点的信号能量，若当前频点的信号能量与下一时刻的频点的信号能量之差的绝对值小于预设收敛值，则判定当前频点的能量信号收敛，计算发电能量估计值，否则，判断下一时刻频点的能量信号，将无信号出现地方的频点的信号能量的平均值作为发电能量估计值；

S4、根据采集到的蓄电池的能量信号，获取蓄电池当前能量估计值；

S5、将蓄电池总能量Q与所述蓄电池当前能量估计值之差和所述发电能量估计值进行比较，确定充电模式；

若则采用所述发电单元与所述蓄电单元共同充电；

若则将所述发电单元多余电量存储至所述蓄电单元；

若且则采用所述发电单元进行涓流充电；

若且则采用所述发电单元进行恒流充电；

若且则采用所述发电单元进行恒压充电；

若且则采用所述发电单元进行浮充电；

所述初始能量信号e_th.0为所有信号能量的平均值乘以固定系数c，通过下式计算，

$e_{th.0}=c.\stackrel{\‾}{e}$

其中，N为采样点数，N_t为采样的次数，E_k为第k个频点的信号能量，通过下式计算，

$E_k=\underset{j=1}{\overset{N_t}{\mathrm{\Σ}}}{\left|x_{j.k}\right|}^2$

其中，x_j.k为第k个频点上第j次快速傅立叶变换后的信号能量；

所述发电单元能量估计值，通过下式计算，

${\widehat{\mathrm{\σ}}}_w^2=\frac{1}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(1-d_i)}\frac{1}{.N_t}\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(1-d_k)\·E_k$

其中，d_i为第i个频点是否有信号的判定结果，

2.根据权利要求1所述的基于可再生能源的蓄电池充电装置的控制方法，其特征在于，所述采用基于发电预测的充电方法对蓄电池充电，包括：

建立所述发电单元的线性状态空间方程，所述线性状态空间方程包括参数状态传递方程和参数测量方程，所述参数包括电压和电流；

将参数状态传递函数和参数测量函数对每个采样时刻进行一阶泰勒展开，得到非线性系统的近似化模型；

确定所述发电单元的初始状态，根据所述初始状态，得到任意时刻的参数预测估计值，所述初始状态包括参数初始状态和估计误差方差矩阵初始状态；

根据任意时刻的参数预测估计值与上一时刻的参数测量值，计算所述任意时刻的电压预测估计值的误差值ΔV和电流预测估计值的误差值ΔI；

根据所述电压预测估计值的误差值ΔV与所述电流预测估计值的误差值ΔI，确定充电模式：

若ΔI→0且ΔV＞0，则所述发电单元进行涓流充电；

若ΔI＝0且ΔV＞0，则所述发电单元进行恒流充电；

若ΔI＜0且ΔV＝0，则所述发电单元进行恒压充电；

若ΔI→0且ΔV＝0，则所述发电单元进行浮充电；

所述线性状态空间方程，通过下式计算，

V_k+1＝f(V_k，u_k)

v_k＝g(V_k，u_k)

其中，V_k+1、V_k分别为k+1时刻的电压状态向量、k时刻的电压状态向量，v_k为k时刻的电压测量值，u_k为k时刻的所述发电单元的输入电压值，f(V_k，u_k)为所述发电单元的电压状态传递函数，g(V_k，u_k)为所述发电单元的电压测量函数。