一种母线电压控制方法、控制器及光伏储能变换系统与流程

本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种母线电压控制方法、控制器及光伏储能变换系统。

背景技术：

光伏储能变换系统是一种接有分布式电源的配电子系统，可独立正常运行，维持所有或部分重要用电设备的供电。如图1和图2所示，光伏储能变换系统在实际应用中存在直流输出和交流输出两种输出方式，其中，采用直流输出方式时，光伏组件和储能电池分别经各自对应的dc/dc变换器与直流母线相连，并通过直流母线与公共电网相连；采用交流输出方式时，光伏组件和储能电池首先分别经各自对应的dc/dc变换器与直流母线相连，然后通过直流母线连接dc/ac变换器的直流侧，最终由dc/ac变换器逆变后输入公共电网。

根据图1、图2所示可见，不论光伏储能变换系统采用何种输出方式，系统内均设置有直流母线。对于含有直流母线的光伏储能变换系统，如果在并网运行状态下被bms(batterymanagementsystem，电池管理系统)将输出功率限制到零，或者，在离网运行状态下，外接负载为空且系统内储能电池允许充电功率为零的情况下，与储能电池相连且处于工作状态的dc/dc变换器的充电电流、即储能电池的充电电流设定值会被逐渐降低至零值。

但是，在实际应用中，由于电流采样误差的存在，经常会出现这样的情况：储能电池的充电电流实际已经降低至零值，但电流采样数据大于零值，为了停止向储能电池充电，控制器会继续降低dc/dc变换器的电流，造成流经dc/dc变换器的电流变为负值，对于储能电池而言，实际是以一个小电流对直流母线放电，由于此时直流母线的输出侧负载为零，储能电池会把直流母线的电压不停充高，最终错误的触发直流母线的过压保护。

技术实现要素：

本发明提供一种母线电压控制方法、控制器及光伏储能变换系统，实现光伏储能变换系统中直流母线电压的平稳控制，避免错误的触发过压保护，提高光伏储能变换系统的稳定性。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种母线电压控制方法，包括：

在满足预设母线电压控制条件情况下，判断光伏储能变换系统中的光伏组件是否接入所述光伏储能变换系统；

若所述光伏组件接入所述光伏储能变换系统，控制所述光伏储能变换系统的储能电池停止工作；

若所述光伏组件未接入所述光伏储能变换系统，以预设参数阈值为目标值停止所述储能电池的充电过程，其中，所述预设参数阈值基于所述光伏储能变换系统的采样误差给定。

可选的，在所述控制所述光伏储能变换系统的储能电池停止工作后，还包括：

获取直流母线的母线电压；

若所述母线电压小于或等于第一预设电压阈值，控制所述储能电池开始工作。

可选的，所述预设参数阈值大于或等于所述采样误差。

可选的，所述预设参数阈值包括预设充电电流阈值或预设充电功率阈值。

可选的，所述以预设参数阈值为目标值停止所述储能电池的充电过程，包括：

确定所述储能电池的充放电电流限幅值；

若所述充放电电流限幅值大于或等于所述预设充电电流阈值，根据所述充放电电流限幅值降低所述储能电池的充电电流；

若所述充放电电流限幅值小于所述预设充电电流阈值，以所述预设充电电流阈值为目标值降低所述储能电池的充电电流。

可选的，所述确定所述储能电池的充放电电流限幅值，包括：

获取所述储能电池的允许最大充电电流值mccv；

根据所述mccv和所述光伏储能变换系统中指定硬件的额定电流的大小关系，确定所述储能电池的充放电电流限幅值。

可选的，所述判断光伏储能变换系统中的光伏组件是否接入所述光伏储能变换系统，包括：

获取光伏储能变换系统中光伏组件的输出电压和输出功率；

若所述输出电压小于第二预设电压阈值，或者，所述输出功率为零，判定所述光伏组件未接入所述光伏储能变换系统；

若所述输出电压不小于所述第二预设电压阈值，且所述输出功率不为零，判定所述光伏组件接入所述光伏储能变换系统。

可选的，所述控制所述光伏储能变换系统的储能电池停止工作，包括：

停止所述光伏储能变换系统中储能电池的充放电控制环运算过程；

控制与所述储能电池相连的dc/dc变换器停止工作。

可选的，所述控制所述储能电池开始工作，包括：

开始所述光伏储能变换系统中储能电池的充放电控制环运算过程；

控制与所述储能电池相连的dc/dc变换器开始工作。

可选的，所述预设母线电压控制条件包括：电池管理系统发送的允许最大充电电流值mccv为零，且所述光伏储能变换系统的输出功率为零。

可选的，所述光伏储能变换系统的输出功率为零的工况包括：

所述光伏储能变换系统以并网状态运行时，所述光伏储能变换系统的输出功率为零；

所述光伏储能变换系统以离网状态运行时，所述光伏储能变换系统空载，且所述储能电池允许充电功率为零。

第二方面，本发明提供一种控制器，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有适于所述处理器执行的程序，以实现本发明第一方面任一项所述的母线电压控制方法。

第三方面，本发明提供一种光伏储能变换系统，包括：至少一个光伏组件、至少一个储能电池、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器、直流母线，以及本发明第二方面所述的控制器，其中，

各所述光伏组件经所述第一dc/dc变换器与所述直流母线相连；

各所述储能电池经所述第二dc/dc变换器与所述直流母线相连；

所述控制器分别与各所述光伏组件、各所述储能电池、所述第一dc/dc变换器，以及所述第二dc/dc变换器的控制端相连。

可选的，本发明第二方面提供的光伏储能变换系统，还包括：dc/ac变换器，其中，

所述dc/ac变换器的直流侧与所述直流母线相连；

所述dc/ac变换器的交流侧与公共电网或用电负载相连。

本发明提供的母线电压控制方法，在满足预设母线电压控制条件情况下，首先判断光伏储能变换系统中是否接入光伏组件，如果光伏组件接入光伏储能变换系统，则控制储能电池停止工作，由光伏组件稳定直流母线电压，此种工况下，储能电池已经停止工作，因此无法对直流母线充电；如果光伏组件未接入光伏储能变换系统，则以预设参数阈值为目标值停止储能电池的充电过程，此种工况下，由于预设参数阈值是基于光伏储能变换系统的采样误差给定的，当根据预设参数阈值停止储能电池的充电过程时，可确保储能电池的充电电流大于等于0，不会出现负值情况，从而避免储能电池持续向直流母线充电，更不会造成母线电压升高的问题。因此，通过本发明提供的母线电压控制方法，能够实现光伏储能变换系统中直流母线电压的平稳控制，避免错误的触发过压保护，提高光伏储能变换系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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是现有技术中一种输出交流电的光伏储能变换系统的系统框图；

图2是现有技术中一种输出直流电的光伏储能变换系统的系统框图；

图3是本发明申请提供的一种母线电压控制方法的流程图；

图4是现有技术中一种储能电池的充放电控制环的功能示意图；

图5是本发明申请提供的一种控制器的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图3，图3为本发明实施例提供的一种母线电压控制方法的流程图，本发明提供的母线电压控制方法，主要用于对光伏储能变换系统中直流母线的母线电压进行控制，避免因为母线电压过高而触发过压保护，该方法可应用于控制器，该控制器可选用独立于光伏储能变换系统之外的控制器，也可以选用光伏储能变换系统本身包括的控制器，比如与储能电池相连的dc/dc变换器，或者与光伏组件相连的dc/dc变换器中的控制器，能够采集本发明实施例中述及的各种参数，运行与本发明对应的控制程序的控制器都是可选的，显然，该控制器在某些情况下也可选用网络侧的服务器实现；参照图3，本发明实施例提供的母线电压控制方法可以包括：

s100、在满足预设母线电压控制条件情况下，判断光伏组件是否接入光伏储能变换系统，若否，执行s110，若是执行s120。

如前所述，光伏储能变换系统包括并网运行和离网运行两种运行状态，如果光伏储能变换系统在并网运行状态下被bms将输出功率限制到零；或者，光伏储能变换系统在离网运行状态下，外接负载为空，且系统内储能电池允许充电功率为零的情况下，储能电池的充电电流设定值会被逐渐降低至零值，以停止对储能电池的充电。

可选的，基于上述光伏储能变换系统的实际工作过程，本发明实施例中述及的预设母线电压控制条件，可以包括：bms发送的mccv值，即允许最大充电电流值为零，且光伏储能变换系统的输出功率为零。

进一步的，对于光伏储能变换系统的输出功率为零的工况，具体可以根据光伏储能变换系统的运行状态进行划分：当光伏储能变换系统以并网状态运行时，光伏储能变换系统的输出功率为零；当光伏储能变换系统以离网状态运行时，光伏储能变换系统空载，且储能电池允许充电功率为零。

当光伏储能变换系统的运行状态满足上述条件时，则可以判定需要对光伏储能变换系统中直流母线存在过压风险，需要对直流母线的母线电压进行控制。在本发明实施例中，对于直流母线电压的控制过程，根据光伏电池是否接入光伏储能变换系统采取不同的控制措施，因此，在满足预设母线电压控制条件情况下，首先判断光伏储能变换系统中的光伏组件是否接入光伏储能变换系统。

需要说明的是，本发明实施例中述及的光伏组件是否接入光伏储能变换系统，不仅是对光伏组件与光伏储能变换系统(具体的是直流母线)之间物理连接的判断，还包括在光伏组件与光伏储能变换系统具有可靠物理连接的前提下，对光伏组件是否向光伏储能变换系统输入功率，以及光伏组件输出电压的判断。

具体的，如果光伏组件与光伏储能变换系统之间没有建立物理连接，二者是断开的，可以毫无疑义的判定光伏组件并未接入光伏储能变换系统。如果光伏组件与光伏储能变换系统之间建立稳定的物理连接，还需要进一步考核二者之间电气连接关系。

可选的，可以基于光伏组件的输出情况进行判断。获取光伏组件的输出电压和输出功率，如果光伏组件的输出电压小于第二预设电压阈值，或者，光伏组件的输出功率为零，这两种情况都可以判定光伏组件未接入光伏储能变换系统；相反的，如果光伏组件的输出电压不小于第二预设电压阈值，且输出功率不为零，则判定光伏组件接入光伏储能变换系统。

对于光伏组件与光伏储能变换系统之间是否建立物理连接的判断方法，可以基于现有技术实现，本发明对此不做限定。

s110、以预设参数阈值为目标值停止储能电池的充电过程。

在光伏组件未接入光伏储能变换系统的情况下，本发明所提供的控制方法将以预设参数阈值未目标值停止储能电池的充电过程。

如前所述，现有技术中的充电控制方法，在满足上述预设母线电压控制条件的情况下，是以充电电流接近0a作为目标值对储能电池的充电过程进行控制的，在实际充电电流已经降低至0a时，由于采样误差的存在，控制器所获取的充电电流仍然大于零，控制器会继续降低储能电池的充电电流，使得充电电流变为负值，此种情况下，储能电池的充电过程将转换为放电过程，由于此时直流母线输出侧负载为零，储能电池会以很小的放电电流不断对直流母线进行充电，最终导致母线电压升高。

基于上述情况，本发明实施例中述及的预设参数阈值基于光伏储能变换系统的采样误差给定，具体的，该预设参数阈值大于或等于光伏储能系统的采样误差。当执行本发明实施例所提供的控制方法的控制器控制储能电池充电时，以预设参数阈值为目标值对储能电池的充电过程进行控制。可选的，本发明实施例中述及的预设参数阈值可以选用预设充电电流阈值，也可以选用预设充电功率阈值，即可以从充电电流和充电功率两方面对充电过程进行控制。

可选的，以预设参数阈值选用预设充电电流阈值为例，在实际控制过程中，控制器会接收到bms发送的储能电池的mccv，同时，还需要综合考虑系统中指定硬件的额定电流，可以想到的是，本发明实施例中述及的指定硬件指的是与储能电池充放电过程相关的硬件。

控制器首先根据所得mccv和指定硬件的额定电流的大小关系，确定储能电池的充放电电流限幅值。具体的，如果所得mccv大于指定硬件的额定电流，则根据指定硬件的额定电流设置充放电电流限幅值，相反的，如果所得mccv不大于指定硬件的额定电流值，则根据所得mccv设置储能电池的充放电电流限幅值。在大多数情况下，mccv都是不大于指定硬件的额定电流的，控制器直接根据所得mccv设置充放电电流限幅值。

需要说明的是，充放电电流限幅值是储能电池充放电过程中充放电电流的最大值，但并不是实际充放电电流值，即不是充放电电流设定值，充放电电流设定值是以充放电电流限幅值为依据选取的。

进一步，如果经过前述步骤确定的充放电电流限幅值大于或等于预设充电电流阈值，说明储能电池的充电电流还比较大，可以根据充放电电流限幅值降低储能电池的充电电流；相反的，如果经过前述步骤确定的充放电电流限幅值小于预设充电电流阈值，由于充放电电流限幅值是以mccv为参考设定的，此种情况下的mccv已经接近于0a或等于0a，如果继续以充放电电流限幅值为目标值控制储能电池的充电过程，则会出现现有技术中充电过程转换为放电过程的问题，因此，此种情况下，本控制方法将以预设充电电流阈值为目标值降低储能电池的充电电流，而预设充电电流阈值是大于或等于采样误差的，以预设充电电流阈值为目标值可以避免出现将充电电流降低为负值的情况，从而避免将直流母线的母线电压充高。

可以想到的是，由于此情况下光伏组件并未接入光伏储能变换系统，没有电源为储能电池充电，储能电池的实际充电电流不会大于mccv，满足现有技术中的控制要求。

s120、控制光伏储能变换系统的储能电池停止工作。

在光伏组件接入光伏储能变换系统的情况下，需要控制储能电池停止工作，由光伏组件提供功率，从而维持直流母线电压的稳定。

具体的，在停止储能电池工作的过程中，需要停止光伏储能变换系统中储能电池的充放电控制环运算过程，同时，还需要控制与储能电池相连的dc/dc变换器停止工作。参见图4，图4是现有技术中一种储能电池的充放电控制环的功能示意图，对于充放电控制环的具体控制过程，以及充放电控制环的停止和开始过程，均可以参照现有技术实现，本发明对此不做限定。

s130、获取直流母线的母线电压。

在光伏组件接入光伏储能变换系统的情况下，如果光伏储能变换系统中接入用电负载，且用电负载的需求功率大于光伏组件所能够提供的总功率，会迫使直流母线放电，以弥补光伏组件的功率不足，而随着直流母线的放电，母线电压会出现较为明显的降低。

因此，在光伏储能变换系统接入用电负载的情况下，可以获取直流母线的母线电压，并根据母线电压的变化情况来判断是否接入储能电池，由储能电池和光伏组件共同为用电负载提供需求功率。

s140、判断母线电压是否小于或等于第一预设电压阈值，若是，执行s150，若否，返回执行s130。

在得到母线电压之后，判断母线电压是否小于或等于第一预设电压阈值，如果母线电压小于或等于第一预设电压阈值，则执行s150；相反的，如果母线电压大于第一预设电压阈值，则返回执行s130，继续采集直流母线的母线电压。

需要说明的是，本发明实施例中述及的第一预设电压阈值，可以根据光伏储能变换系统中光伏组件的输出功率，以及变换系统所连接用电负载的实际用电情况设定，只要能够满足供电稳定性的取值都是可选的，本发明对于第一预设电压阈值的具体取值不做限定。

s150、控制储能电池开始工作。

参照前述控制储能电池停止工作的过程，在控制储能电池开始工作时，需要开始储能电池的充放电控制环运算过程，同时，控制与储能电池相连的dc/dc变换器开始工作。在储能电池开始工作后，由储能电池和光伏组件共同为用电负载供电，满足负载的用电需求。

综上所述，本发明实施例提供的母线电压控制方法，根据光伏组件是否接入光伏储能变换系统采取不同的母线电压控制方法，如果光伏组件未接入光伏储能变换系统，则以预设参数阈值为目标值停止储能电池的充电过程，由于预设参数阈值是基于光伏储能变换系统的采样误差给定的，可确保储能电池的充电电流大于等于0，不会出现负值情况，从而避免储能电池持续向直流母线充电，更不会造成母线电压升高的问题。如果光伏组件接入光伏储能变换系统，则控制储能电池停止工作，由光伏组件稳定直流母线电压。因此，通过本发明提供的母线电压控制方法，能够实现光伏储能变换系统中直流母线电压的平稳控制，避免错误的触发过压保护，提高光伏储能变换系统的稳定性。

进一步的，在光伏组件接入光伏储能变换系统的情况下，一旦因为光伏组件向用电负载供电而导致母线电压降低，本控制方法会立即启动储能电池，由储能电池和光伏组件共同为用电负载供电，不仅能够及时满足用电负载的用电需求，还可以有效解决母线电压波动的问题。

图5为本发明实施例提供的控制器的结构框图，参见图5所示，可以包括：至少一个处理器100，至少一个通信接口200，至少一个存储器300和至少一个通信总线400；

在本发明实施例中，处理器100、通信接口200、存储器300、通信总线400的数量为至少一个，且处理器100、通信接口200、存储器300通过通信总线400完成相互间的通信；显然，图5所示的处理器100、通信接口200、存储器300和通信总线400所示的通信连接示意仅是可选的；

可选的，通信接口200可以为通信模块的接口，如gsm模块的接口；

处理器100可能是一个中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic(applicationspecificintegratedcircuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器300，存储有应用程序，可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。

其中，处理器100具体用于执行存储器内的应用程序，以实现上述所述的母线电压控制方法的任一实施例。

可选的，本发明还提供一种光伏储能变换系统，包括：至少一个光伏组件、至少一个储能电池、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器、直流母线，以及图5所示实施例提供的控制器，其中，

各所述光伏组件经所述第一dc/dc变换器与所述直流母线相连；

各所述储能电池经所述第二dc/dc变换器与所述直流母线相连；

所述控制器分别与各所述光伏组件、各所述储能电池、所述第一dc/dc变换器，以及所述第二dc/dc变换器的控制端相连。

对于上述实施例提供的光伏储能变换系统，其具体的系统框架可以参照图2所示。

可选的，本发明提供另外一种光伏储能变换系统，其系统框架可以参照图1所示。在上述实施例的基础上，该系统还包括：dc/ac变换器，其中，

所述dc/ac变换器的直流侧与所述直流母线相连；

所述dc/ac变换器的交流侧与公共电网或用电负载相连。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。