电压控制方法及光伏供电装置、系统与流程

本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种电压控制方法及光伏供电装置、系统。

背景技术：

随着第五代(thefifthgeneration，5g)移动网络的发展，移动网络带来的能耗和环保问题日益严重。为解决网络带来的能耗和环保问题，通信运营商需投入大量的运营成本。

为减少运营成本，光伏能源作为一种可再生清洁能源已在通信领域大量应用。现有的光伏供电装置可以根据光伏控制器的不同分为直流-交流(directcurrent-alternatingcurrent，dc-ac)型光伏供电装置和dc-dc型光伏供电装置，其中，dc-dc型光伏供电装置可以通过光伏控制器和直流供电装置分时供电，也可以和直流供电装置同时供电。

光伏供电装置通过光伏控制器输出电压时采用静态电压输出，不具备动态调整输出电压的能力，当直流母线上的电压出现波动时，可能会使光伏供电装置无法输出电压，从而造成光伏能源的浪费，使光伏供电装置的能源利用率低下。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种电压控制方法及光伏供电装置、系统，用于提高光伏供电装置的能源利用率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种电压控制方法，应用于光伏供电系统，光伏供电系统包括直流母线以及与直流母线连接的光伏供电装置和直流供电装置，该方法包括：光伏供电装置获取第一系统参数；第一系统参数包括光伏供电装置的输出电压和直流母线电压；直流母线电压与直流供电装置的输出电压相关；根据直流母线电压确定直流供电装置的运行状态；根据直流母线电压和运行状态调整光伏供电装置的输出电压。

第二方面，提供一种光伏供电装置，包括：通信模块，用于从直流供电装置获取直流母线电压；直流母线电压与直流供电装置的输出电压相关；获取模块，用于获取光伏供电装置的输出电压；处理模块，用于根据通信模块获取的直流母线电压确定直流供电装置的运行状态；调整模块，用于根据通信模块获取的直流母线电压和处理模块确定的运行状态调整光伏供电装置的输出电压。

第三方面，提供一种光伏供电系统，包括：光伏供电装置，用于将太阳能转换为电能，并为直流负载供电；直流供电装置，用于为直流负载供电，以及为蓄电池组充电；直流母线，用于将光伏供电装置和直流供电装置的电能传输给直流负载和蓄电池组；蓄电池组，用于储能，以及直流供电装置停电时为直流负载供电。

本发明实施例提供的电压控制方法及光伏供电装置、系统，该方法包括：光伏供电装置获取第一系统参数；第一系统参数包括光伏供电装置的输出电压和直流母线电压；直流母线电压与直流供电装置的输出电压相关；根据直流母线电压确定直流供电装置的运行状态；根据直流母线电压和运行状态调整光伏供电装置的输出电压。本发明实施例提供的光伏供电装置能够根据直流供电装置的工作状态及直流母线电压实时调整光伏供电装置的输出电压，使光伏供电装置始终保持向直流负载供电，从而避免了因直流供电装置的运行状态改变而造成的光伏能源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种光伏供电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电压控制方法流程示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种直流供电装置不同运行状态下的直流母线电压示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电压控制方法流程示意图二；

图5为本发明实施例提供的一种光伏供电装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，在本发明的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。

为解决移动网络快速发展带来的能耗和环保问题，目前通信运营商在建设通信站时通常采用光伏供电装置与直流供电装置联合为通信设备供电。在实际工作中，直流供电装置的工作状态发生变化或直流负载的功率发送变化时，均会引起与直流供电装置连接的直流母线的电压变化，进而影响光伏供电装置的输出；同时，光照条件的变化或环境温度的变化，也会引起光伏供电装置的输出功率变化，进而影响光伏供电装置的输出。直流母线电压或光伏供电装置输出的变化均可能造成光伏供电装置无法输出电能(如光伏供电装置的输出电压小于直流母线电压)，进而造成光伏能源的浪费。

针对上述问题，如图1所示，本发明实施例提供一种光伏供电系统，包括：光伏供电装置01、直流供电装置02、直流母线03、蓄电池组04和直流负载05。

参照图1所示，光伏供电装置01的输出端和直流供电装置02的输出端接入直流母线03，且蓄电池组04的输入端和直流负载05的输入端接入直流母线03，光伏供电装置01和直流供电装置02通过直流母线03向蓄电池组04和直流负载05传输电能。需要说明的是，直流母线03上各处的电压均相同。

其中，光伏供电装置01，用于将太阳能转换为电能，并为直流负载05供电。

直流供电装置02，用于为直流负载05供电，以及为蓄电池组04充电。

直流母线03，用于将光伏供电装置01和直流供电装置02的电能传输给蓄电池组04和直流负载05。

蓄电池组04，用于储能，以及直流供电装置02停电时为直流负载05供电。

具体的，光伏供电装置01的发电功率小于直流负载05的功率，光伏供电装置01不能单独为直流负载05供电，光伏供电装置01可以与直流供电装置02或蓄电池组04共同为直流负载05供电，也可以仅通过直流供电装置02为直流负载05供电。

可选的，光伏供电装置01包括光伏板011、光伏控制器012和分析模块013，直流供电装置02包括市电021、整流设备022和监控模块023。

光伏板011，用于将太阳能转换为电能，并为直流负载05供电。

光伏控制器012，用于调整光伏板011的输出电流和输出电压，使光伏供电装置01持续为直流负载05供电的同时，输出最大功率点的电压。

分析模块013，用于获取第一系统参数；第一系统参数为光伏供电系统01的系统参数，包括光伏控制器012的输出电压；

分析模块013，还用于根据直流供电装置02的运行状态调整光伏控制器012的输出电压，使光伏供电装置01持续为直流负载05供电。

具体的，第一系统参数还包括：光伏控制器013的输入电流、输入电压和输出电流，以及光伏控制器013的工作开启电压和光伏控制器013与直流母线03之间的线路电阻。

市电021，用于为蓄电池组04充电，以及为直流负载05供电。

整流设备022，用于将市电021的交流电转换为直流电，并为蓄电池组04提供充电电压。

监控模块023，用于获取第二系统参数；第二系统参数包括直流母线电压和蓄电池组04的端电压；

监控模块023，还用于根据蓄电池组04的端电压确定直流供电装置02的运行状态。

可选的，因为直流供电装置02处于不同的运行状态时，直流母线03具有不同的电压值，因此监控模块023可以根据直流母线电压确定直流供电装置02的运行状态。

需要注意的是，上述的第一系统参数可以包括第二系统参数，第一系统参数和第二系统参数可以由分析模块013采集获得；当然第一系统参数也可以不包括第二系统参数，此时，分析模块013可以通过与监控模块023的通信获取监控模块023采集的参数信息。

依据上述的光伏供电系统，如图2所示，本发明实施例提供一种电压控制方法，应用于光伏供电系统，光伏供电系统包括直流母线以及与直流母线连接的光伏供电装置和直流供电装置，该方法包括：

101、光伏供电装置获取第一系统参数。

其中，第一系统参数包括光伏供电装置的输出电压和直流母线电压；直流母线电压与直流供电装置的输出电压相关。

具体的，第一系统参数可以由光伏供电装置的分析模块和直流供电装置的监控模块采集获得，如分析模块可以采集光伏控制器的输入电流、输入电压、输出电流和输出电压，以及光伏控制器与直流母线之间线路的电阻；监控模块可以采集直流母线电压和蓄电池组的端电压，分析模块可以通过与监控模块的通信获取监控模块采集的系统参数。分析模块与监控模块的通信可以是有线通信，也可以是无线通信，对此本发明实施例不作限制。

需要说明的是，在本发明实施例中，光伏控制器的输出电流和输出电压也是光伏供电装置的输出电流和输出电压。

102、光伏供电装置根据直流母线电压确定直流供电装置的运行状态。

具体的，直流供电装置的运行状态包括浮充状态、均充状态和放电状态，均充状态包括限流充电和限压充电。因为直流供电装置处于不同运行状态时，直流母线具有不同的电压值，因此监控模块可以根据直流母线电压确定直流供电装置的运行状态。

示例性的，监控模块可以参照图3所示的直流母线电压确定直流供电装置的运行状态，如在t1时间段，直流供电装置处于浮充状态，直流母线电压保持在浮充电压；在t2时间段，直流供电装置处于放电状态，直流母线电压从浮充电压逐渐减小至截止电压；在t3时间段，直流供电装置处于限流充电状态，直流母线电压从截止电压逐渐增大至过载电压；在t4时间段，直流供电装置处于限压充电状态，直流母线电压从截止电压逐渐减小至浮充电压；在t4时间段，直流供电装置再次进入浮充状态，直流母线电压保持在浮充电压。参照图3，监控模块可以根据直流母线电压的变化确定直流供电装置的运行状态。

上述的浮充电压为蓄电池组充电完成后保持浮充状态的电压值；过载电压为蓄电池组充电的最大电压，当直流母线电压超过该过载电压时，可能导致蓄电池组过充，造成蓄电池组损坏；截止电压为蓄电池组放电的最低电压，当蓄电池组的端电压降低至该截止电压时，若蓄电池组继续放电，同样可能造成蓄电池组的损坏。因为直流供电装置处于均充状态时，蓄电池组的端电压随直流母线电压变化；直流供电装置处于放电状态时，直流母线电压随蓄电池组的端电压变化；直流供电装置处于浮充状态时，直流母线电压保持在浮充电压；因此，监控模块可以根据直流母线电压确定直流供电装置的运行状态。需要注意的是，上述的过载电压、浮充电压和截止电压均可以由监控模块采集获得，不同容量的蓄电池组具有不同的过载电压、浮充电压和截止电压。

上述的直流母线电压与直流供电装置的输出电压相关是指，直流供电装置处于浮充状态和均充状态时，直流母线电压随直流供电装置的输出电压变化。

103、光伏供电装置根据直流母线电压和运行状态调整输出电压。

具体的，因为直流供电装置处于不同的运行状态时，直流母线电压也会相应变化。因此，为使光伏供电装置能够持续为直流负载供电，可以控制光伏供电装置的输出电压根据直流母线电压和直流供电装置的运行状态作相应的调整。

可选的，如图4所示，当直流供电装置处于浮充状态时，步骤103可以包括：

1031、若光伏供电装置的输出电流为零，则调整光伏供电装置的输出电压增大，使光伏供电装置向直流母线传输电流。

具体的，当光伏控制器的输入电流不为零，且输入电压大于光伏控制器的开启电压，而光伏控制器的输出电流为零时，可能是光伏控制器接入直流母线的电压小于直流母线电压导致的。因此，可以通过增大光伏供电装置的输出电压，使第一接入电压大于直流母线电压，从而使光伏供电装置向直流母线传输电流。第一接入电压即光伏供电装置接入直流母线的电压，也就是光伏控制器接入直流母线的电压。

因为在光照条件不变的情况下，光伏供电装置的输出功率不变，且第一接入电压为光伏控制器接入直流母线的电压，因此当光伏控制器的输出电压增大时，光伏控制器的输出电流减小。相应的，光伏控制器的输出电压与压降的差值增大，即第一接入电压增大。因此可以通过调整光伏控制器的输出电压，使第一接入电压大于直流母线电压，使光伏供电装置向直流负载供电。

1032、若光伏供电装置的输出电流不为零，则调整光伏供电装置的输出电压，使光伏供电装置的输出电压对应的第一接入电压在第一范围内。

其中，第一范围用于避免浮充状态时第一接入电压过大造成蓄电池组过载充电。

具体的，光伏供电装置的输出电流不为零可以是经步骤1031调整后得到的，也可以是未经步骤1031调整，而是由分析模块采集确定。因为直流供电装置处于浮充状态时，蓄电池组充电饱和，若第一接入电压与直流母线电压的差值过大，光伏供电装置可能向蓄电池组继续充电，从而使蓄电池组过充，造成损坏。因此，为确保光伏供电装置向直流负载供电的同时不损坏蓄电池组，第一接入电压应保持在第一范围内，第一范围的下限可以为直流母线电压，上限可以为直流母线电压加预设值，第一接入电压不能等于第一范围的下限。

示例性的，第一范围可以根据蓄电池组的容量通过实验获得。如48v蓄电池组的浮充电压为54v，在直流供电装置处于浮充状态时，直流母线电压保持在54v。通过实验可以确定当第一接入电压与直流母线电压的差值大于0.3v时，会导致蓄电池组的过充，即预设值为0.3v。此时，第一范围可以为54v-54.3v，第一接入电压为大于54v，且小于或等于54.3v之间的任一值。实际中，第一范围可以根据蓄电池组容量的不同实验获得，对此本发明不做限定。

需要注意的是，上述的预设值不仅是为了确保光伏供电装置向直流负载供电，通过实验也可以确定第一接入电压与直流母线电压的差值小于或等于预设值时，光伏供电装置的输出功率较大。当然，在第一接入电压与直流母线电压的差值小于或等于预设值时，光伏控制器还可以在第一范围内对第一接入电压进行最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking，mppt)，使光伏供电装置保持最大功率输出。通过上述控制，光伏供电装置不仅可以持续为直流负载供电，还可以为直流负载提供最大功率的输入，提高供电效率。

可选的，如图4所示，当直流供电装置处于均充状态时，步骤103还可以包括：

1033、当直流供电装置处于限流充电状态时，若直流母线电压处于第二范围内，则控制光伏供电装置的输出电压减小，使光伏供电装置的输出电流为零。

具体的，如图3所示，当直流供电装置向蓄电池充电时，直流母线电压随着蓄电池组充电的完成进度逐渐升高。由于蓄电池组具有过载电压，因此为避免蓄电池组的过充，直流母线电压最大可以为蓄电池组的过载电压。随着蓄电池组的充电，蓄电池组的端电压逐渐接近直流母线电压，此时蓄电池组充电基本完成。

由于在限流充电完成时，直流母线电压已经达到过载电压，因此当光伏供电装置继续向直流母线输出电能时，光伏供电装置的输出电压可能导致直流母线电压大于过载电压，进而使蓄电池组过充，损坏蓄电池组。因此，在直流母线电压达到过载电压时，应减小光伏供电装置的输出电压，使光伏供电装置不再向直流母线输出电能，避免因光伏供电装置的输出使直流母线电压大于过载电压，造成蓄电池组的损坏。

当然，因为光伏供电装置在为直流负载供电时，光伏供电装置的接入电压始终保持大于直流母线电压，光伏供电装置的接入电压可能使直流母线电压超过过载电压。因此为避免在直流母线电压接近过载电压时，蓄电池组造成过充，可以控制光伏供电装置的输出电压减小，使光伏供电装置不再向直流负载供电，即当直流母线电压处于第二范围内时，使光伏供电装置不再向直流负载供电。

示例性的，第二范围可以根据蓄电池组的容量通过实验获得，如48v的蓄电池组，过载电压为56.4v，通过实验可以确定第二范围可以为56.1v-56.4v，即直流母线电压大于或等于56.1v，小于或等于56.4v时，控制光伏供电装置的输出电压减小，不再向直流负载供电。

1034、当直流供电装置处于限压充电状态时，以第一调整步长增大光伏供电装置的输出电压，使光伏供电装置的输出电流不为零。

具体的，当蓄电池组的限流充电完成时，由于蓄电池组中可能存在部分电池因充电不均匀造成充电未完全完成，此时直流供电装置进入限压充电状态，直流供电装置的输出电压逐步减小至浮充电压，直流母线电压和蓄电池组的端电压也随之逐渐减小至浮充电压。此时，因为直流母线电压已经小于过载电压，因此可以控制光伏供电装置的输出电压增大，继续向直流负载供电。

如图3所示，在限压充电状态时，因为直流母线电压是逐步降低的，因此，在控制光伏供电装置的输出电压增大，使第二接入电压增大时，可以使光伏供电装置的输出电压以第一调整步长逐渐增大，从而使输出电流不为零。

1035、若调整后的光伏供电装置的输出电压对应的第二接入电压与直流母线电压的差值大于预设值，则以第二调整步长减小整光伏供电装置的输出电压，使第二接入电压在第一范围内。

其中，第二接入电压为光伏供电装置接入直流母线的电压，第一调整步长大于第二调整步长。

具体的，在步骤1034中，通过控制光伏供电装置的输出电压以第一调整步长增大，使光伏供电装置的输出电流不为零后，若第二接入电压与直流母线电压的差值大于预设值，则还需要以第二调整步长减小光伏供电装置的输出电压，使第二接入电压在第一范围。由于光伏供电装置的输出电压按第一调整步长增大时，可能使光伏供电装置接入直流母线的第二接入电压跳过第一范围，即第二接入电压从小于第一范围的最小值直接调整为大于第一范围的最大值，如第一范围为54v-54.3v，第二接入电压可能由54v调整为54.4v。因此在第二接入电压与直流母线电压的差值大于预设值时，可以再控制光伏控制器的输出电压以第二调整步长减小，使第二接入电压在第一范围内。

可选的，当直流供电装置处于放电状态时，直流供电装置停止向直流负载供电，蓄电池组与光伏供电装置共同为直流负载供电，蓄电池组开始放电，蓄电池组的端电压随着放电逐渐减小，直流母线电压也随蓄电池组的端电压逐渐减小。因此可以保持光伏供电装置的输出电压不变，光伏供电装置可以继续为直流负载供电。

需要注意的是，在本发明实施例中，光伏控制器具有工作开启电压，当光伏控制器的输入电压小于工作开启电压时光伏控制器不工作，因此上述控制方法的实施需要确保光伏控制器的输入电压大于光伏控制器的工作开启电压。

本发明实施例提供的电压控制方法，该方法包括：光伏供电装置获取第一系统参数；第一系统参数包括光伏供电装置的输出电压和直流母线电压；直流母线电压与直流供电装置的输出电压相关；根据直流母线电压确定直流供电装置的运行状态；根据直流母线电压和运行状态调整光伏供电装置的输出电压。本发明实施例提供的光伏供电装置能够根据直流供电装置的工作状态及直流母线电压实时调整光伏控制器的输出电压，使光伏供电装置始终保持向直流负载供电，从而避免了因直流供电装置的运行状态改变而造成的光伏能源浪费。

如图5所示，本发明实施例还提供一种光伏供电装置20，包括：

通信模块201，用于从直流供电装置获取直流母线电压；直流母线电压与所述直流供电装置的输出电压相关。

获取模块202，用于获取光伏供电装置的输出电压。

处理模块203，用于根据通信模块201获取的直流母线电压确定直流供电装置的运行状态。

调整模块204，用于根据通信模块201获取的直流母线电压和处理模块203确定的所述运行状态调整获取模块202获取的光伏供电装置的输出电压。

可选的，直流供电装置的运行状态包括浮充状态。

获取模块202，还用于获取光伏供电装置的输出电流；

调整模块204具体用于：当处理模块203确定直流供电装置处于浮充状态时，若光伏供电装置20的输出电流为零，则调整光伏供电装置20的输出电压增大，使光伏供电装置20向直流母线传输电流；

若光伏供电装置20的输出电流不为零，则调整光伏供电装置20的输出电压，使光伏供电装置20的输出电压对应的第一接入电压在第一范围内；第一接入电压为光伏供电装置20接入直流母线的电压。

可选的，直流供电装置的运行状态包括均充状态，均充状态包括限流充电和限压充电。

调整模块204具体用于：当处理模块203确定直流供电装置处于限流充电状态时，若直流母线电压处于第二范围内，则控制光伏供电装置20的输出电压减小，使光伏供电装置20的输出电流为零。

调整模块还具体用于：当处理模块203确定直流供电装置处于限压充电状态时，以第一调整步长增大光伏供电装置20的输出电压，使光伏供电装置20的输出电流不为零；

若调整后的光伏供电装置20的输出电压对应的第二接入电压与直流母线电压的差值大于预设值，则以第二调整步长减小整光伏供电装置20的输出电压，使第二接入电压在第一范围内；第二接入电压为光伏供电装置20接入直流母线的电压，第一调整步长大于第二调整步长。

可选的，当直流供电装置处于放电状态时，直流供电装置停止向直流负载供电，蓄电池组与光伏供电装置20共同为直流负载供电。蓄电池组开始放电，蓄电池组的端电压随着放电逐渐减小，直流母线电压也会蓄电池组的端电压逐渐减小。因此可以保持光伏供电装置20的输出电压不变，光伏供电装置20可以继续为直流负载供电。

本发明实施例提供的光伏供电装置，包括：通信模块，用于从直流供电装置获取直流母线电压；直流母线电压与直流供电装置的输出电压相关；获取模块，用于获取光伏供电装置的输出电压；处理模块，用于根据通信模块获取的直流母线电压确定直流供电装置的运行状态；调整模块，用于根据通信模块获取的直流母线电压和处理模块确定的运行状态调整光伏供电装置的输出电压。本发明实施例提供的光伏供电装置能够根据直流供电装置的工作状态及直流母线电压实时调整光伏控制器的输出电压，使光伏供电装置始终保持向直流负载供电，从而避免了因直流供电装置的运行状态改变而造成的光伏能源浪费。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。