线；
[0062] 图11放电深度控制函数；
[0063] 图12蓄电池控制结构图；
[0064] 图13蓄电充放电控制电路；
[0065] 图14电压检测电路；
[0066] 图15电流检测电路。
【具体实施方式】：
[0067] 下面结合附图对本实用新型进行详细说明：
[006引光伏发电控制系统总体结构如图Ia-图化所示，由光伏板、DC/DC变换器、蓄电池、 逆变器、DSP控制器W及负载组成。光伏板用于捕获太阳能。DC/DC变换器实现最大能量捕 获控制。蓄电池在白天存储光伏，夜间向负载供电。光伏发电控制系统的总体硬件电路如 图2所示。DSP控制器是通过输出PWM信号调节BOOST变换器及脚CK-BOOST变换器的占空 比，从而实现了最大功率追踪控制、蓄电池充放电控制。
[0069] 采用最大功率追踪策略，可使系统在白天捕获更多太阳能，从而延长负载夜间供 电时间。本实用新型设计了一种动态响应速度快、稳态精度好的最大功率追踪控制方法。
[0070] 光伏板输出功率与输出电压的关系曲线如图3所不。光伏板在最大功率点MPP处， 捕获最大太阳能。最大功率追踪就是要使系统运行在MPP点，从而捕获更多光电。
[0071] 首先，定义斜率S为：
[0072]
[0073]S表示斜率的绝对值，代表功率差值与电压差值的比率。通过判断S的大小，可W 知道光伏发电所处的状态。
[0074] 由图3可知，系统在3区时，远离最大功率点MPP，S较大，此时应采用较大步长，加 快捜索速度。（捜索步长设为C3)
[007引系统在2区时，靠近最大功率点，但未达到MPP点，S适中，此时应采用适中步长， 尽快到达MPP，捕获更多功率。（捜索步长设为C2)
[0076] 系统在1区时，此时已靠近MPP点，为减小系统震荡，此时应采用较小捜索步长。 (捜索步长设为Cl)
[0077] 具体实现：
[0078] 第一步，首先采集光伏板的输出电压、输出电流，计算斜率S。再由S的大小判断采 用何种捜索步长。
[0079] 第二步，知道下一时刻捜索步长后，利用爬山捜索，来确定捜索方向。
[0080] 爬山捜索计算过程为：
[0081] AP=P(k)-P化-1)
[0082]AVd。=Vd。似-Vde(k-l)
[0083] Vdc(k+1) =V化似 +S即（A巧?S即（AVJ?AC
[0084] 式中Sgn为符号函数。
[0085]最后，调节Boost变换器占空比，跟踪Vdc化+1)，实现光伏板的最大功率追踪控 审Ij。最大功率追踪软件实现见图5。
[0086] 最大功率追踪硬件电路实现如图4所示。硬件电路由光伏板、保护电路、滤波电 路、BOOST变换器构成。保护电路使光伏板在出现过电压、过电流时，迅速切除，保护光伏 板。滤波电路用于滤除电压的高频成分。BOOST变换器用于实现最大功率追踪控制。调节 mosfetQ3的占空比，即可调节光伏板输出电压，从而实现最大功率追踪。
[0087] 现阶段，光伏发电多采用图6所示拓扑结构。一个负载配备一块光伏板、一块蓄电 池。该拓扑结构方式中每个蓄电池都是独立的，互相之间没有联系。
[0088] 考虑到W下因素：
[0089] 1)光伏板装设位置不同，捕获光电不同，蓄电池存储的能量也不同。
[0090] 2)蓄电池在出厂时，很难保证内阻一致。
[0091] 因此当多个蓄电池串联或并联使用时，不同的蓄电池放电情形不尽相同。有可能 出现如图8所示的问题，即1#蓄电池度ATI)剩余容量大，放电时间长，所带负载工作时间 长。而3#蓄电池度AT：3)剩余容量小，放电时间短，所带负载工作时间短。
[0092] 导致各负载供电时间不一致，影响了总体使用效果。
[009引为解决上述问题，本实用新型改进了蓄电池的拓扑结构，将多个蓄电池通过DC/DC变换器并联到直流母线上。（为便于说明，本实用新型W=个蓄电池为例）
[0094] 如图7所示，光伏板输出的直流电经过Boost变换器后，汇聚到直流母线上，负载 W及相应的蓄电池都挂接在直流母线上。
[0095] 白天时，光伏板均采用最大功率追踪策略，使所有蓄电池共同存储能量。克服了W 往由于安装位置原因，有可能某个蓄电池充电多，而其他蓄电池存电少，光电利用不充分的 问题。
[0096] 夜间时，蓄电池1#、2#、3#根据自身剩余容量，协调放电。
[0097] 目P，剩余容量大的蓄电池放电多、剩余容量小的蓄电池放电少，所有蓄电池最终共 同达到放电深度，既保证了负载正常使用，又充分利用了蓄电池容量。改进后的蓄电池放电 控制如图9所示。
[0098] 蓄电池协同放电的具体实现：
[0099] 1)计算负载功率Pload与光伏板功率Ppv差值。
[0100] 2)检测各个蓄电池的剩余容量S0C。剩余容量可通过蓄电池端电压来估算。
[0101] 剩余容量估计曲线如图10所示，剩余容量具体计算公式为：
[0102]
[0103] 式中，LU1，U2」为蓄电池的工作电压范围。可从蓄电池参数手册中获得，为已知数 值。
[0104] 3)由剩余容量SOC确定蓄电池放电速率F(SOC)。放电速率函数如图11所示。
[0105] 4)由比例积分控制PI，确定蓄电池控制电流。蓄电池协同放电控制的总体结构图 如图12所示。整个控制为闭环PI控制。实现了稳态无静差，提高了控制精度。同时考虑 了剩余容量F(SOC)的影响，实现了多个蓄电池的协同放电控制。
[0106] 蓄电池的协同放电控制本质是一个PI闭环调节控制。
[0107] PI控制的第一步要计算偏差；
[0108] 第二步，根据偏差由PI计算公式：
[0109]
[0110] 计算出巧制重，巧制重即刃buckboost雙狭器的占空比。
[01U] 第S步，根据计算出的占空比，调节脚C肺OOSt电路，实现充放电控制。
[0112] 如图13所示，蓄电池充放电电路图，蓄电池充放电电路由DC/DC变换器、烙断器， 蓄电池构成。DC/DC变换器用于蓄电池的充电、放电控制。烙断器用于保护蓄电池，避免过 电流危害。
[011引如图14所示，电压检测电路图，电压检测电路由电阻分压网络、隔离电路、射极跟 随、电平抬升、低通滤波构成。电阻分压网络将被测信号衰减到DSP控制器适合范围。隔离 电路用于阻断被测信号对DSP微控制器的干扰。设计跟随器用于提高输入阻抗，降低输出 阻抗。电平抬升电路将-3v~+3v信号转换为O~3v。W适应DSP端口承受范围。低通滤 波电路用于消除被测信号的高频干扰。
[0114] 如图15所示，电流检测电路图，电流检测电路由电流采集、射极跟随、电平抬升、 反向放大、端口保护构成。电流采集电路用于提取被测电流信号。射极跟随用于提高后级 电路对被测信号的提取能力。电平抬升用于将被测信号抬升至DSP适应的范围。端口保护 用于保护DSP模拟量输入引脚，防止过电压出现。
[0115] 上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围W内。
【主权项】
1. 一种综合管廊用光伏发电控制装置，其特征是，包括至少一个光伏板，所述光伏板通 过最大功率追踪控制电路与母线相连，母线上并联有多个蓄电池，母线还通过逆变器与负 载相连；所述光伏板还分别与电压检测电路及电流检测电路相连，电压检测电路及电流检 测电路分别与控制器相连，控制器与最大功率追踪控制电路相连，所述最大功率追踪控制 电路包括依次相连的保护电路、滤波电路、Boost变换器，保护电路与光伏板相连，Boost变 换器与母线相连。2. 如权利要求1所述的一种综合管廊用光伏发电控制装置，其特征是，所述母线与蓄 电池之间还串联有蓄电池充放电控制电路，所述蓄电池充放电控制电路包括BUCK/B00ST 变换器，BUCK/B00ST变换器通过熔断器与蓄电池相连。3. 如权利要求2所述的一种综合管廊用光伏发电控制装置，其特征是，所述保护电路 包括与光伏板相连的保险丝，保险丝与可变电阻相连，可变电阻与光伏板相并联；所述滤波 电路包括相并联的电容及极性电容；Boost变换器包括相并联的晶闸管、电容及极性电容， 所述晶闸管还与电感及二极管相连； 所述BUCK/B00ST变换器包括极性电容以及与该电容相并联的晶闸管组，所述晶闸管 组为相串联的两个晶闸管，两个晶闸管之间的线路还与电感相连，电感与熔断器相串联。4. 如权利要求1所述的一种综合管廊用光伏发电控制装置，其特征是，所述电压检测 电路包括依次相连的电阻分压网络电路、隔离电路、射极跟随电路及电平抬升电路及低通 滤波电路，所述电阻分压网络将被测信号衰减到DSP控制器适合范围并传送至隔离电路， 隔离电路用于阻断被测信号对DSP微控制器的干扰并与射极跟随电路相连，射极跟随电路 用于提高输入阻抗，降低输出阻抗，电平抬升电路将_3v~+3v信号转换为0~3v，以适应 DSP端口承受范围，低通滤波电路用于消除被测信号的高频干扰并与控制器相连。5. 如权利要求1所述的一种综合管廊用光伏发电控制装置，其特征是，所述电流检测 电路包括依次连接的电流采集电路、射极跟随电路、电平抬升电路、反向放大电路、端口保 护电路，电流采集电路用于提取被测电流信号，射极跟随电路用于提高后级电路对被测信 号的提取能力，电平抬升电路用于将被测信号抬升至DSP适应的范围，端口保护电路用于 保护DSP模拟量输入引脚，防止过电压出现。
【专利摘要】本实用新型公开了一种综合管廊用光伏发电控制装置，包括至少一个光伏板，所述光伏板通过最大功率追踪控制电路与母线相连，母线上并联有多个蓄电池，母线还通过逆变器与负载相连；所述光伏板还分别与电压检测电路及电流检测电路相连，电压检测电路及电流检测电路分别与控制器相连，最大功率追踪控制电路包括依次相连的保护电路、滤波电路、Boost变换器，保护电路与光伏板相连，Boost变换器与母线相连；高效的最大功率追踪控制方法。该方法具有搜索速度快，稳态精度高的优点。在远离最大功率点时，自动采用较大步长，加快搜索速度，在靠近最大功率点时，采用较小步长，减少功率损失。
【IPC分类】G05F1/67
【公开号】CN204856279
【申请号】CN201520537407
【发明人】崔传庆, 文鹏, 陆建群
【申请人】济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月22日