光伏空调系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电器制造技术领域，尤其涉及一种光伏空调系统，和该光伏空调系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，空调在为人类营造舒适的室内环境的同时耗费了大量电能，成为占生活用电的一大比例。据不完全统计，2013年，空调用电量为我国全年居民生活用电的3/5。提高现有空调技术的C0P(能效比)以及开发新能源成为减少空调器对电能的巨大需求的不二路径，也是推动我国节能减排，能源结构转型的重要措施。
[0003]目前，光伏空调有两种供电方式，第一种供电方式是，当室外光照充足时通过光伏发电装置为光伏空调提供电能，多余的电能向蓄电池充电，第二种供电方式是，当室外光照不足时，通过光伏并网发电系统和市电协同为空调供电。其中，上述在第一种供电方式中需要增添光伏逆变装置、蓄电池和调控器，增加了系统成本；而在第二种供电方式中需要增加电网侧整流装置。但是，两种供电方式为了保证光伏空调正常运行以及光伏发电系统离并网，没有最大限度地利用太阳能。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明需要提出一种光伏空调系统，该系统可以提高太阳能的利用率，提高光电转换率。
[0005]本发明还提出该光伏空调系统的控制方法。
[0006]为了解决上述问题，本发明一方面提出一种光伏空调系统，该光伏空调系统包括:空调负载、光伏电池阵列和储能装置；DC/DC转换器，所述DC/DC转换器用于将所述光伏电池阵列输出的直流电转换为所述空调负载工作所需的直流电；最大功率点追踪装置，所述最大功率点追踪装置根据当前控制周期内所述光伏电池阵列输出的光伏电压UpvGO和光伏电流Ipv(k)计算当前控制周期输出功率Ppv(k)，并根据上一控制周期的光伏电压Upv(k-Ι)和光伏电流Ipv(k-1)获得上一控制周期的输出功率Ppv(k-1)，以及根据Ppv(k)、Ppv(k-l)、upv(k)和Upv (k-ι)扰动下一控制周期的参考电流以调节所述DC/DC转换器的输出功率，以使所述光伏电池阵列工作在最大功率点；控制装置，所述控制装置根据所述DC/DC转换器的输出功率控制所述储能装置的充放电以及对所述空调负载的供电进行控制。
[0007]根据本发明的光伏空调系统，最大功率点追踪装置通过不断扰动一个控制周期内的参考电流来搜寻最大功率点，最大功率点参考电流和DC/DC转换器的输出电流实现联动，可以实现快速的系统稳定以及使得太阳能电池阵列以最大功率输出，提高光电转换效率。
[0008]进一步地，所述最大功率点追踪装置包括PPT控制器和第一 PffM装置，其中，所述MPPT控制器用于进行以下处理:在满足Ppv (k)) Ppv (k-Ι)时，进一步判断是否满足UpvGO)Upv (k-Ι)，如果满足，则输出减小参考电流信号以通过所述第一 PffM装置调节占空比以减小所述DC/DC转换器的输出功率，如果不满足，则输出增大参考电流信号以通过所述第一 PWM装置调节占空比以增大所述DC/DC转换器的输出功率。
[0009]所述MPPT控制器还用于进行以下处理:在不满足Ppv(k)〉Ppv(k-l)时，判断是否满^ppv(k) (Ppv(k-1),Ppv(k) (Ppv(k-1),Upv(k)) Upv(k-1),im果满足，则输出增大参考电流信号以通过所述第一 PWM装置调节占空比以增大所述DC/DC转换器的输出功率，如果不满足，则输出减小参考电流信号以通过所述第一 PWM装置调节占空比以减小所述DC/DC转换器的输出功率。
[0010]所述MPPT控制器还用于进行以下处理:在不满足Ppv(k)〉Ppv(k_l)且不满足Ppv(k)(Ppv (k-D时，进一步判断是否满足Upv (k) = Upv (k-Ι)，如果满足Upv (k) = Upv (k-Ι)，则维持当前所述参考电流。
[0011]上述系统还包括:追踪调节装置，所述追踪调节装置用于对所述光伏电池阵列进行姿态调节，所述追踪调节装置包括:光敏传感器，用于追踪检测太阳的当前方位角和当前高度角；计时器；控制器，所述控制器获取所述计时器的当前时间数据，并根据所述当前时间数据获得对应的所述光伏电池阵列的实际方位角和实际高度角，根据所述太阳的当前方位角和所述光伏电池阵列的实际方位角输出转向调节信号，以及根据所述太阳的当前高度角和所述光伏电池阵列的实际高度角输出俯仰调节信号；第一驱动电机和转向调节机构，所述第一驱动电机根据所述转向调节信号通过所述转向调节机构对所述光伏电池阵列的东西方位角进行调节；和第二驱动电机和俯仰调节机构，所述第二驱动电机根据所述俯仰调节信号通过所述俯仰调节机构对所述光伏电池阵列的高度角进行调节。
[0012]进一步地，上述系统还包括:逆变电路，所述逆变电路的直流侧与所述DC/DC转换器相连，所述逆变电路的交流侧分别与所述空调负载和电网相连，用于将直流电转换为所述空调负载工作所需的交流电；逆变驱动器，所述逆变驱动器根据控制信号驱动所述逆变电路；并网同步装置，所述并网同步装置包括:电流传感器，用于检测所述逆变电路的交流侧输出的交流电的电流值；同步检测器，用于检测所述电网的同步信号；PI调节器，所述PI调节器获取所述逆变电路的直流侧的直流电压和所述电网的同步信号，并对所述直流电压进行PI调节，将PI调节之后的信号与所述同步信号运算，并输出运算结果；第二PWM装置，所述第二 PWM装置根据所述电流传感器检测的电流值和所述运算结果生成PWM控制信号，并将所述PffM控制信号传输至所述逆变驱动器。
[0013]基于上述系统，本发明另一方面提出一种光伏空调系统的控制方法，其中，所述光伏空调系统包括空调负载、光伏电池阵列、储能装置、DC/DC转换器、最大功率点追踪装置和控制装置，所述控制方法包括以下步骤:所述最大功率点追踪装置根据当前控制周期内所述光伏电池阵列输出的光伏电压Upv(k)和光伏电流Ipv(k)计算第k控制周期输出功率Ppv(k)，并根据上一控制周期的光伏电压Upv(k-Ι)和光伏电流Ipv(k-1)获得上一控制周期的输出功率Ppv(k-1)，以及根据Ppv (k) ,Ppv (k-1)、Upv(k)和Upv(k-1)扰动下一控制周期的参考电流以调节所述DC/DC转换器的输出功率，以使所述光伏电池阵列工作在最大功率点；以及所述控制装置根据所述DC/DC转换器的输出功率控制所述储能装置的充放电以及对所述空调负载的供电进行控制。
[0014]根据本发明的光伏空调系统的控制方法，最大功率点追踪装置通过不断扰动一个控制周期内的参考电流来搜寻最大功率点，最大功率点参考电流和DC/DC转换器的输出电流实现联动，可以实现快速的系统稳定以及使得太阳能电池阵列以最大功率输出，提高光电转换效率。
[0015]进一步地，所述最大功率点追踪装置包括MPPT控制器和第一 PffM装置，根据Ppv(k)、Ppv(k-1)、Upv(k)和Upv(k-1)扰动下一控制周期的参考电流以调节所述DC/DC转换器的输出功率，具体包括:所述MPPT控制器判断是否满足Ppv (k)〉Ppv (k-Ι);如果满足Ppv (k)) Ppv (k-Ι)，所述MPPT控制器进一步判断是否满足Upv (k)) Upv (k-Ι);如果满足Ppv (k))Ppv (k-Ι)，则所述MPPT控制器输出减小参考电流信号以通过所述第一 PffM装置调节占空比以减小所述DC/DC转换器的输出功率；如果不满足Ppv (k)) Ppv (k-Ι)，则所述MPPT控制器输出增大参考电流信号以通过所述第一 PWM装置调节占空比以增大所述DC/DC转换器的输出功率。
[0016]进一步地，如果不满足Ppv (k)) Ppv (k-D，则所述MPPT控制器进一步判断是否满足Ppv (k) (Ppv (k-Ι);如果满足Ppv (k) (Ppv (k-1)，所述MPPT控制器进一步判断是否满足Upv (k))Upv (k-Ι);如果满足Upv (k)) Upv (k-Ι)，则所述MPPT控制器输出增大参考电流信号以通过所述第一 PWM装置调节占空比以增大所述DC/DC转换器的输出功率；以及如果不满足Upv (k))Upv (k-Ι)，则所述MPPT控制器输出减小参考电流信号以通过所述第一 PffM装置调节占空比以减小所述DC/DC转换器的输出功率。
[0017]进一步地，如果不满足Ppv(k)〉Ppv(k-Ι)且不满足Ppv(k)〈Ppv(k_l)，所述MPPT控制器进一步判断是否满足UpvGO = Upv (k-1)，如果满足UpvGO = Upv (k-1)，则维持当前所述参考电流。
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明的一个实施例的光伏空调系统的框图；
[0019]图2是根据本发明的另一个实施例的光伏空调系统的框图；
[0020]图3是根据本发明的一个具体实施例的光伏电池阵列的P-U特性曲线示意图；
[0021]图4是根据本发明的一个具体实施例的对光伏电池阵列的姿态进行调节的流程图；
[0022]图5是根据本发明的再一个实施例的光伏空调系统的连接示意图；
[0023]图6是根据本发明的一个具体实施例的光伏空调系统的电路