[发明专利]一种应用于光储系统的功率协调控制器

权利要求书

1.一种应用于光储系统的功率协调控制器，包括光伏发电系统、单片机和蓄电池组，单片机控制光伏发电系统和蓄电池组，光伏发电系统和蓄电池组均连接负载，其特征在于，包括电压采集电路Ⅰ和电压采集电路Ⅱ，电流采集电路Ⅰ和电流采集电路Ⅱ，DC-DC电路，驱动电路，温度采集电路；其中电压采集电路Ⅰ和电压采集电路Ⅱ分别连接到单片机的引脚PA1、PA2；电流采集电路Ⅰ和电流采集电路Ⅱ分别连接到单片机的引脚PA4和PA5；DC-DC电路通过驱动电路连接单片机，驱动电路连接到单片机的引脚PA8；温度采集电路连接到单片机的引脚PA6；光伏发电系统通过DC-DC电路连接蓄电池组；第一负载的供电电压通过降压电路形成第二负载可用电压；所述单片机控制光伏发电系统和蓄电池组的控制结构的数学模型为：

以光伏发电系统和蓄电池组联合供电功率最大和光伏发电系统功率波动最小为目标函数，使电源输出能够安全稳定地为负载供电而制定的控制器目标函数如下：

Z＝min{f₁(X₁),f₂(X₂)}

式中：f₁(X₁)为电源输出功率的倒数；f₂(X₂)为光伏子系统输出功率的波动大小；

多目标优化问题的数学模型：

f₁(X₁)＝f₁(P_pv,P_ess)＝(P_pv+KP_ess)^-1

约束条件：

功率平衡约束：P_pv+KP_ess＝P^*

光伏系统功率约束：0≤Ppv≤Ppv,max

蓄电池容量约束：Csoc,minC_soc(t)Csoc,max

充放电功率上下限制约；束：P_ess,c,maxPessP_ess,dis,max

光伏发电系统功率偏差约束：-mP_pv,maxPpv-P^*mP_pv,max

蓄电池组功率偏差约束：-mP_ess,maxPess-P^*mP_ess,max，该式中负号表示电池充电；

式中：P_pv是光伏发电系统发电功率，P_ess是蓄电池放电功率，P^*_pv是光伏子系统的额定功率，K是蓄电池充放电状态，K＝1时处于放电状态，K＝-1时处于充电状态，K＝0时蓄电池不工作，P^*是负载的功率；P_pv,max是光伏发电系统最大发电功率；m是约束乘子；C_soc,min和C_soc,max分别为电池荷电状态的最小值和最大值；P_ess,c,max和P_ess,dis,max分别表示电池最大允许充电功率和最大允许放电功率。

2.根据权利要求1所述的一种应用于光储系统的功率协调控制器，其特征在于，包括电子开关，其一端连接到单片机的引脚PB10，另一端连接到负载和蓄电池组。

3.根据权利要求1所述的一种应用于光储系统的功率协调控制器，其特征在于，所述单片机控制光伏发电系统和蓄电池组的控制结构采用分级递阶控制结构，具体为：将控制系统分为两级，上级为主控芯片，作为整个控制器的核心，下级为MPPT光伏控制子系统和蓄电池组充放电子系统的功率协调控制级；当光伏阵列发出的功率大于负载所需的功率，多余的电能为蓄电池组充电；若光伏阵列的输出只能满足负载需求，此时蓄电池组停止充电动作；若光伏阵列输出功率难以满足负载需求，功率协调控制器协调光伏发电系统和蓄电池组联合供电以满足负载的运行需求；若无光照且蓄电池满足放电条件时仅由蓄电池为负载供电，否则，断开负载；同时选用NSGA-Ⅱ算法进行优化，能根据负载需求精确分配光伏发电系统和蓄电池的出力大小。

4.根据权利要求1所述的一种应用于光储系统的功率协调控制器，其特征在于，所述单片机控制光伏发电系统和蓄电池组的控制结构的具体实现方法为：首先由电压采集电路，电流采集电路采集光伏发电子系统的电压电流信息传递给主控芯片并与预设负载的功率进行对比，其次，电压采集电路采集蓄电池组端的电压、电流和蓄电池的环境温度数据并传递到主控芯片与预设数据进行对比判断蓄电池的充放电条件，再决定为负载供电的模式以及负载的工作状态；

若P_PVP_L，P_L为负载功率，此时，光伏发出的电能首先给负载供电，同时，判断蓄电池是否可充电，若可充电则多余的电能给蓄电池充电；如果蓄电池已经充满，则系统工作在恒功率状态；

若P_PVP_L，光伏发出的电能不足以为负载供电，此时判断蓄电池是否可放电，若可放电则由蓄电池和光伏板同时给负载供电；

若P_PV＝0时，判断蓄电池是否可放电，若蓄电池可放电则由蓄电池给负载放电；如果蓄电池不满足放电条件，则控制器控制电子开关断开负载，防止蓄电池过放电；

若P_L＝0，此时，判断蓄电池是否可充电，若蓄电池可充电则光伏发出的电能只给蓄电池充电。