基于温度反馈的光伏充电器控制系统及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于温度反馈的光伏充电器控制系统及其方法，所述控制系统包括：温度采集单元、PWM调整量确定单元、PWM调整模块、总输出电流采集模块、基准PWM生成单元和PWM驱动单元；所述控制方法将各路DC/DC功率模块的温度值与预设状态进行比较并作对应处理；若存在至少一路温度值大于温度调节阈值，则计算并比较各路温度值的平均值、高端平均值和低端平均值以确定需要调节和不需要调节的功率模块；计算区分后的功率模块对应的PWM调整量，并对基准PWM进行调整以实现对各路功率模块的驱动。本发明提出的光伏充电器控制系统及其方法通过温度反馈调节相应DC/DC功率模块驱动的输出占空比，使各功率模块温度均衡，从而提高了光伏充电器充电性能。
【专利说明】基于温度反馈的光伏充电器控制系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏充电器控制领域，特别涉及一种基于温度反馈的光伏充电器控制系统及其方法。
【背景技术】
[0002]光伏充电器是光伏发电设备与储能装置(如蓄电池等)连接的重要设备，起着能量转换和对蓄电池智能管理的作用。
[0003]通常光伏充电器出于结构体积、安装操作、功率扩容等考虑，设计为多个功放模块直接并联或者交错并联使用，这就会存在均流的问题，由于每个功放模块的阻抗不一样、驱动电源的偏差、驱动线长短的不同等，会引起电流的偏差，导致各个功率模块中功率器件温度的偏差，而功率器件通常都有温度限制，例如场效应管、IGBT、二极管等，若长期处于较高温度下，会缩短功率器件使用寿命，影响充电器充电性能，如果温度超出允许工作范围，很容易导致上述功率器件击穿，导致充电器损坏。
[0004]关于多个功放模块并联的光伏充电器中功率器件温度的控制，通常的做法是首先采集所有功放模块的温度，然后通过硬件电路取到最高的温度输出到DSP作为降功率使用或者过温保护使用，其它的温度不送给DSP采样；或者将所有采样温度都输入到DSP，计算出每路的精确温度值，通过软件比较取最高的温度做降功率使用或者过温保护使用，而高温降功率及过温保护都是将总输出功率降下来，这样就导致许多温度低的功放模块也在降额输出或者因为某一个功放模块过温保护使得其它温度低的功放模块也停止工作，这样就导致对能量的浪费。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种基于温度反馈调节相应DC/DC功率模块驱动的输出占空比，使各功率模块温度均衡，从而提高光伏充电器充电性能的方法。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种基于温度反馈的光伏充电器控制系统，包括依次连接的光伏组件、DC/DC功率模块并联单元以及储能装置，所述DC/DC功率模块并联单元包括N路直接并联或者交错并联的DC/DC功率模块，N为大于或等于2的整数，其特征在于，还包括一温度采集单元、一 PWM调整量确定单元、一 PWM调整模块、一总输出电流采集模块、一基准PWM生成单元以及一 PWM驱动单元；
所述温度采集单元的输入端接所述DC/DC功率模块并联单元，用于采集所述DC/DC功率模块并联单元中各路DC/DC功率模块的温度值；
所述PWM调整量确定单元的输入端接所述温度采集单元的输出端，用于计算各路DC/DC功率模块温度值的平均值，并根据该平均值以及各路DC/DC功率模块温度值分别筛选出需要进行温度调节及无需进行温度调节的DC/DC功率模块，并根据筛选结果计算出各路DC/DC功率模块对应的PWM调整量；
所述总输出电流采集模块的输入端接所述DC/DC功率模块并联单元，用于采集所述DC/DC功率模块并联单元的总输出电流；
所述基准PWM生成单元的输入端接所述总输出电流采集模块的输出端，用于产生N路占空比完全相同的基准PWM ；
所述PWM调整模块的第一输入端接所述基准PWM生成单元的输出端，所述PWM调整模块的第二输入端接所述PWM调整量确定单元的输出端，用于调整各路DC/DC功率模块对应的基准PWM ；
所述PWM驱动单元的输入端接所述PWM调整模块的输出端，所述PWM驱动单元的输出端接所述DC/DC功率模块并联单元，用于驱动各路DC/DC功率模块。
[0007]进一步的，所述PWM调整量确定单元包括平均值计算模块、温度选择模块和PWM调整量计算模块；所述平均值计算模块用于计算各路DC/DC功率模块温度值的平均值，所述温度选择模块用于根据该平均值以及各路DC/DC功率模块的温度值，筛选出需要进行温度调节及无需进行温度调节的DC/DC功率模块；将所述平均值计算模块输出的各路DC/DC功率模块温度值的平均值与需要进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值之差作为所述PWM调整量计算模块的第一输入；将无需进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值作为所述PWM调整量计算模块的第二输入，所述PWM调整量计算模块计算各路DC/DC功率模块的PWM调整量，作为所述PWM调整量确定单元的输出。
[0008]为了实现上述目的，本发明还提供一种基于温度反馈的光伏充电器控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤实现:
步骤S 1:采集各路D C / D C功率模块温度值
Ψ
i
步骤S2:判断是否存在一路温度值.2]达到过温保护点，若是，进行过温保护，关断各DC/DC功率模块输出，否则进入步骤S3 ；
步骤S3:判断是否存在一路温度值1}达到高温降功率点,若是,降低各DC/DC功率模块输出功率，否则进入步骤S4;
步骤S4:判断是否存在至少一路温度值IJ大于温度调节阈值TS,若是，进入步骤S5,否则退出；
M
步骤S5:计算N路DC/DC功率模块温度值的平均值；
M
步骤S6:在各路DC/DC功率模块温度值中,取高于或等于所述平均值Iei的温度值，
用于计算高端平均值2^.;取低于所述平均值的温度值,用于计算低端平均值;
步骤S7:判断各路DC/DC功率模块温度值IJ与高端平均值及低端平均值之间的关系;若石<15<2^’则说明该路DC/DC功率模块无需进行温度调节，进入步骤S9,否则说明该路DC/DC功率模块需要进行温度调节，进入步骤S8 ；
步骤S8:计算该路DC/DC功率模块对应的PWM调整量APfiRg ；
步骤S9:令该路DC/DC功率模块对应的PWM调整量为ΑΡ?ζ =0 ；
步骤SlO:根据步骤S8和步骤S9得出的各路DC/DC功率模块对应的PWM调整量，对基准PWM进行调整.FWU=FWU^tiWUi;其中，i为整数且I彡i彡N。
[0009]进一步的，所述步骤8包括以下步骤实现:
步骤S8-1:计算需要进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值与各路DC/DC功率模块温度值的平均值I1ei之间的差值; Few-1j-；
步骤S8-2:判断对应的PWM调整量I ITm I是否大于jpPW#,若是，进入步骤S8-3,否则进入步骤S8-6 ；
步骤S8-3:判断否大于0，若是，进入步骤S8-4，否则进入步骤S8-5 ；
步骤 S8-4 --令^PWMi Jf 爾；
步骤 S8-5:令APWMp ^ffWM ；
步骤 S8-6:= MtiITam ；
其中，Ik _5.1%。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果体现在:
1、通过利用DC/DC功率模块的温度反馈微调个别模块的驱动输出占空比，使各模块温度一直处于较均衡状态，避免因为个别模块的温度过高导致降功率使用或者过温保护，从而影响所有模块的工作，能量利用率高，充电性能好；
2、通过对温度较高的DC/DC功率模块进行实时调节，将温度控制在一定的范围内，减少高温对功率器件的损耗，增加功率器件的使用寿命；
3、本发明无需采样各路DC/DC功率模块的电流，仅采样DC/DC功率模块并联单元总输出电流即可实现均流，技术简单易实现且成本低廉。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的基于温度反馈的光伏充电器控制系统的原理框图。
[0012]图2为本发明的基于温度反馈的光伏充电器控制系统中PWM调整量确定单元的原理框图。
[0013]图3为本发明的基于温度反馈的光伏充电器控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0014]为使本发明的技术方案能够更好地被本领域技术人员理解和实施，下面结合具体实施例和相关附图对本发明作进一步详细说明。
[0015]参见图1、图2，基于温度反馈的光伏充电器控制系统，一种基于温度反馈的光伏充电器控制系统，包括依次连接的光伏组件01、DC/DC功率模块并联单元02以及储能装置03，所述DC/DC功率模块并联单元02包括N路直接并联或者交错并联的DC/DC功率模块，其中N为大于或等于2的整数；在本实施例中，对于直接并联的DC/DC功率模块，各路功率模块驱动波形完全相同，占空比也相同，不同的是从不同的PWM 口发出；对于交错并联的DC/DC功率模块，各路功率模块驱动波形占空比相同，驱动波形交替出现且错开相同的角度；还包括一温度采集单元1、一 PWM调整量确定单元2、一 PWM调整模块3、一总输出电流采集模块4、一基准PWM生成单元5以及一 PWM驱动单元6 ； 所述温度采集单元I的输入端接所述DC/DC功率模块并联单元02，用于采集所述DC/DC功率模块并联单元02中各路DC/DC功率模块的温度值；
所述PWM调整量确定单元2的输入端接所述温度采集单元I的输出端，用于计算各路DC/DC功率模块温度值的平均值，并根据该平均值及各路DC/DC功率模块温度值分别筛选出需要进行温度调节及无需进行温度调节的DC/DC功率模块，并根据筛选结果计算出各路功率模块对应的PWM调整量；
所述总输出电流采集模块4的输入端接所述DC/DC功率模块并联单元02，用于采集所述DC/DC功率模块并联单元02的总输出电流；
所述基准PWM生成单元5的输入端接所述总输出电流采集模块4输出端，用于产生N路占空比完全相同的基准PWM ；
所述PWM调整模块3的第一输入端接所述基准PWM生成单元5的输出端，所述PWM调整模块3的第二输入端接所述PWM调整量确定单元2的输出端，用于调整各路DC/DC功率模块对应的基准PWM ；
所述PWM驱动单元6的输入端接所述PWM调整模块3的输出端，所述PWM驱动单元6的输出端接所述DC/DC功率模块并联单元02，用于驱动各路DC/DC功率模块。
[0016]具体来说，PWM调整量确定单元2包括平均值计算模块21、温度选择模块22和PWM调整量计算模块23 ;所述平均值计算模块21用于计算各路DC/DC功率模块温度值的平均值，所述温度选择模块22用于根据该平均值及各路DC/DC功率模块的温度值，筛选出需要进行温度调节及无需进行温度调节的DC/DC功率模块；将所述平均值计算模块21输出的各路温度的平均值与需要进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值之差作为所述PWM调整量计算模块23的第一输入；将无需进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值作为所述PWM调整量计算模块23的第二输入，所述PWM调整量计算模块23用于计算各路DC/DC功率模块的PWM调整量，作为所述PWM调整量确定单元2的输出。。
[0017]参见图3，本发明还提供一种基于温度反馈的光伏充电器控制系统的控制方法，其实现步骤如下:
步骤S1:采集各路DC/DC功率模块温度值IJ ；
步骤S2:判断是否存在一路温度值Γ|达到过温保护点，本发明温保护点温度值优选为85° C，若是，进行过温保护，关断各DC/DC功率模块输出，否则进入步骤S3 ；
步骤S3:判断是否存在一路温度值达到高温降功率点，本发明高温降功率点温度值优选为78° C，若是，降低各DC/DC功率模块输出功率，否则进入步骤S4 ；
步骤S4:判断是否存在至少一路温度值$大于温度调节阈值TS，本发明温度调节阈值TS优选为70° C，若是，进入步骤S5，否则退出；
M
步骤S5:计算N路DC/DC功率模块温度值的平均值Γ_=(^Ι)】/ΛΤ ；
M
步骤S6:在各路DC/DC功率模块温度值中，取高于或等于所述平均值I1eg的温度值，用于计算高端平均值ΓΜ ;取低于所述平均值Γ.的温度值，用于计算低端平均值; 步骤S7:判断各路DC/DC功率模块温度值IJ与高端平均值及低端平均值ζ之间的关系则说明该路DC/DC功率模块无需进行温度调节，进入步骤S9,否则说明该路DC/DC功率模块需要进行温度调节，进入步骤S8 ；
步骤S8:计算该路的DC/DC功率模块对应的PWM调整量ΑΡΜ?| ；
步骤S9:令该路的DC/DC功率模块对应的PWM调整量为AP_ = I;
步骤SlO:根据步骤S8和步骤S9得出的各路DC/DC功率模块对应的PWM调整量，对基准PWM进行调整-.JWMf=JWM^APWMl.;其中，i为整数且I < i < N。
[0018]进一步地，所述步骤8包括如下实现步骤:
步骤S8-1:计算需要进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值与各路DC/DC功率模块温度值的平均值Γ_之间的差值Δζ =Tet -1；-;
步骤S8-2:判断对应的PWM调整量I Mi ITm I是否大于SpPffM,若是，进入步骤S8-3,否则进入步骤S8-6 ；
步骤S8-3:判断147|/|1_是否大于0，若是，进入步骤S8-4，否则进入步骤S8-5 ；
步骤 S8-4:令 ATOM1=i|W3i ；
步骤 S8-5:令AWJM|=；
步骤 S8-6；
其中
[0019]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种基于温度反馈的光伏充电器控制系统，包括依次连接的光伏组件、DC/DC功率模块并联单元以及储能装置，所述DC/DC功率模块并联单元包括N路直接并联或者交错并联的DC/DC功率模块，N为大于或等于2的整数，其特征在于，还包括一温度采集单元、一PWM调整量确定单元、一 PWM调整模块、一总输出电流采集模块、一基准PWM生成单元以及一PWM驱动单元； 所述温度采集单元的输入端接所述DC/DC功率模块并联单元，用于采集所述DC/DC功率模块并联单元中各路DC/DC功率模块的温度值； 所述PWM调整量确定单元的输入端接所述温度采集单元的输出端，用于计算各路DC/DC功率模块温度值的平均值，并根据该平均值以及各路DC/DC功率模块温度值分别筛选出需要进行温度调节及无需进行温度调节的DC/DC功率模块，并根据筛选结果计算出各路DC/DC功率模块对应的PWM调整量； 所述总输出电流采集模块的输入端接所述DC/DC功率模块并联单元，用于采集所述DC/DC功率模块并联单元的总输出电流； 所述基准PWM生成单元的输入端接所述总输出电流采集模块的输出端，用于产生N路占空比完全相同的基准PWM ； 所述PWM调整模块的第一输入端接所述基准PWM生成单元的输出端，所述PWM调整模块的第二输入端接所述PWM调整量确定单元的输出端，用于调整各路DC/DC功率模块对应的基准PWM ； 所述PWM驱动单元的输入端接所述PWM调整模块的输出端，所述PWM驱动单元的输出端接所述DC/DC功率模块并联单元，用于驱动各路DC/DC功率模块。
2.根据权利要求1所述的基于温度反馈的光伏充电器控制系统，其特征在于，所述PWM调整量确定单元包括平均值计算模块、温度选择模块和PWM调整量计算模块；所述平均值计算模块用于计算各路DC/DC功率模块温度值的平均值，所述温度选择模块用于根据该平均值以及各路DC/DC功率模块的温度值，筛选出需要进行温度调节及无需进行温度调节的DC/DC功率模块；将所述平均值计算模块输出的各路DC/DC功率模块温度值的平均值与需要进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值之差作为所述PWM调整量计算模块的第一输入；将无需进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值作为所述PWM调整量计算模块的第二输入，所述PWM调整量计算模块计算各路DC/DC功率模块的PWM调整量，作为所述PWM调整量确定单元的输出。
3.一种基于权利要求2所述的基于温度反馈的光伏充电器控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤实现: 步骤S 1:采集各路D C / D C功率模块温度值霉； 步骤S2:判断是否存在一路温度值达到过温保护点，若是,进行过温保护，关断各DC/DC功率模块输出，否则进入步骤S3 ； 步骤S3:判断是否存在一路温度值IJ达到高温降功率点,若是,降低各DC/DC功率模块输出功率，否则进入步骤S4; 步骤S4:判断是否存在至少一路温度值1大于温度调节阈值Ts，若是，进入步骤S5，否则退出；
W 步骤S5:计算N路DC/DC功率模块温度值的平均值Tee；
M 步骤S6:在各路DC/DC功率模块温度值中’取高于或等于所述平均值I1ep的温度值,用于计算高端平均值ΓΜ ;取低于所述平均值Γ.的温度值，用于计算低端平均值& ; 步骤S7:判断各路DC/DC功率模块温度值与高端平均值Γι及低端平均值之间的关系；?τζ<Γ|<Γ^,则说明该路DC/DC功率模块无需进行温度调节，进入步骤S9,否则说明该路DC/DC功率模块需要进行温度调节，进入步骤S8 ； 步骤S8:计算该路DC/DC功率模块对应的PWM调整量APfFj^ ； 步骤S9:令该路DC/DC功率模块对应的PWM调整量为Μ?Ρλζ =9 ； 步骤SlO:根据步骤S8和步骤S9得出的各路DC/DC功率模块对应的PWM调整量，对基准PWM进行调整FWMtPWM^iPmii;其中，I为整数且I ^ I ^No
4.根据权利要求3所述的基于温度反馈的光伏充电器控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤8包括以下步骤实现: 步骤S8-1:计算需要进行温度调节的DC/DC功率模块的温度值^与各路DC/DC功率模块温度值的平均值1_之间的差值Αζ=Γ.-Ι；-; 步骤S8-2:判断对应的PWM调整量I Mi ITm I是否大于若是，进入步骤S8-3,否则进入步骤S8-6 ； 步骤S8-3:判断M^JTep是否大于0，若是，进入步骤S8-4，否则进入步骤S8-5 ； 步骤 S8-4=IfWlf ; 步骤 S8-5.ΛΜΨΜι=-ψΜΜ ； 步骤 S8-6:令MWfi =MiITmg ； 其中，β<
【文档编号】H02J7/00GK104167785SQ201410389908
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】崔福军, 易龙强, 陈聪鹏, 李育刚 申请人:厦门科华恒盛股份有限公司