光伏充電器容錯控制方法及應(yīng)用該方法的光伏充電器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光伏充電器容錯控制方法及應(yīng)用該方法的光伏充電器，該方法通過在某一個電流傳感器故障情況下，利用其它電壓和電流信息對有故障的電流進(jìn)行信息重構(gòu)，保證光伏充電器的正常工作，同時作出故障告警。
【專利說明】光伏充電器容錯控制方法及應(yīng)用該方法的光伏充電器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種光伏充電器的控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種光伏充電器容錯控制方法及應(yīng)用該方法的光伏充電器。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏充電器是光伏發(fā)電設(shè)備與儲能裝置(如蓄電池等)連接的重要設(shè)備，起著能量轉(zhuǎn)換和對蓄電池智能管理的作用。光伏充電器通常分為具有MPPT功能和不帶MPPT功能，不帶MPPT功能的光伏充電器基本是恒壓控制模式，對光伏的利用率會偏低，導(dǎo)致能量損失。
[0003]最大功率跟蹤(MPPT:Maxium Power Point Tracking)是光伏系統(tǒng)最重要的功能，保證光伏組件能輸出最大功率。常用的MPPT算法是擾動觀察法(Perturb and Observe),其做法是采集光伏電壓和光伏電流，計算光伏功率，每隔一段時間擾動一下光伏電壓，觀察光伏功率變化，如果功率變大就往剛才擾動的方向繼續(xù)擾動，如果功率變小，則往相反的方向擾動。MPPT算法是為了最大效率的利用光伏能量，提高光伏組件的到后備電池和直流設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率。
[0004]同時光伏充電器需要對電池實行智能管理，根據(jù)后備蓄電池容量配置情況，實時調(diào)節(jié)充放電電流，防止過充或者過放，造成對電池的損壞，降低電池使用時間；另外光伏充電器需要監(jiān)控負(fù)載輸出情況，對光伏充電器超負(fù)荷工作，需要及時作出過流告警或者過流保護(hù)，不要損害光伏充電器和蓄電池。
[0005]通常光伏充電器包括三個霍爾電流傳感器，分別米樣光伏極板輸出電流Ipv、蓄電池電流Ibat、負(fù)載電流Iload, 3個電流采樣值Ipv、Ibat、Iload在控制系統(tǒng)中起著重要的作用，(I)在進(jìn)行MPPT算法時需要用到光伏電壓和光伏電流計算光伏功率，如果光伏電流傳感器發(fā)生故障，則無法得到實際真實功率，無法在進(jìn)行MPPT算法跟蹤，導(dǎo)致系統(tǒng)無法充電或者光伏利用率降低的問題。(2)、在充放電過程中，需要根據(jù)電池容量的配置情況，需要根據(jù)采集的電池電流，通過閉環(huán)控制防止電池過充、過放，如果電池電流傳感器發(fā)生故障，則無法進(jìn)行電池過充、過放的保護(hù)。(3)、實時采集負(fù)載輸出電流，對負(fù)載輸出電流進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)輸出電流超過系統(tǒng)對輸出電流設(shè)定范圍時，需要告警或者作出相應(yīng)的保護(hù)，如果負(fù)載電流傳感器發(fā)生故障，則無法進(jìn)行輸出過流告警和過流保護(hù)。
[0006]光伏充電器的控制系統(tǒng)的安全可靠性將直接影響太陽能充電系統(tǒng)的正?？煽窟\(yùn)行，其中電流傳感器的故障問題又是控制系統(tǒng)故障問題不可忽視的一部分，一旦涉及控制系統(tǒng)功能的電流傳感器發(fā)生故障，將直接導(dǎo)致現(xiàn)有控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定，甚至造成電池或者光伏充電器本身的安全性，因此如何在某個電流傳感器發(fā)生故障時，及時作出相應(yīng)措施，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行對太陽能充電控制系統(tǒng)可靠性和安全性具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提出了一種光伏充電器容錯控制方法，充分考慮了在某一個電流傳感器發(fā)生故障時，利用其他電壓電流參數(shù)進(jìn)行信息重構(gòu)，保證系統(tǒng)正常工作，同時作出故障告警。
[0008]本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn):一種光伏充電器容錯控制方法，其特征在于:按如下步驟實現(xiàn):
[0009]步驟1:實時監(jiān)控獲得光伏極板輸出的電流信號Ipv、蓄電池電流信號Ibat、負(fù)載電流信號Iload、光伏極板輸出的電壓信號Vpv、蓄電池電壓信號Vbat ;其中Ipv由第一電流傳感器采集，Ibat由第二電流傳感器采集，Iload由第三電流傳感器采集；
[0010]步驟2:計算光伏極板的輸出功率Ppv = VpvX Ipv，即光伏充電器的輸入功率，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏極板的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出功率Poutl = PpvX n = VpvX IpvX n，其中n為光伏充電器的效率；
[0011]步驟3:利用蓄電池電流信號Ibat，判斷蓄電池處于充電狀態(tài)，還是放電狀態(tài)，若蓄電池處于充電狀態(tài)，進(jìn)入步驟4，若蓄電池處于放電狀態(tài)，進(jìn)入步驟5 ；
[0012]步驟4:利用光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的輸出功率Pout=VbatX (Iload+Ibat)，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出電流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl =VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充電器的輸出參數(shù)計算光伏充電器的輸出電流值lout = Ibat+Iload，其中n為光伏充電器的效率，進(jìn)入步驟6 ；
[0013]步驟5;利用光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的輸出功率Pout=VbatX (Iload-1bat)，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出電流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl =VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充電器的輸出參數(shù)計算光伏充電器的輸出電流值lout = Iload-1bat，其中n為光伏充電器的效率，進(jìn)入步驟6 ；
[0014]步驟6:判斷第一、二、三電流傳感器是否正常工作；
[0015]步驟7:當(dāng)?shù)谝恢恋谌娏鱾鞲衅骶９ぷ鲿r，則利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤，檢測蓄電池電流為Ibat,檢測負(fù)載電流為Iload ；
[0016]當(dāng)?shù)谝浑娏鱾鞲衅鞴收?、第二電流傳感器與第三電流傳感器正常工作時，則利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏充電器的輸出功率Pout的變化值進(jìn)行最大輸出功率跟蹤，檢測蓄電池電流值為Ibat，檢測負(fù)載電流值為Iload ；
[0017]當(dāng)?shù)诙娏鱾鞲衅鞴收?、第一電流傳感器與第三電流傳感器正常工作時，則利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤；檢測負(fù)載電流值為Iload ;調(diào)整蓄電池電流值為蓄電池電流值為
I1utl-1load I ,即 Ibat = VpvX IpvX η /Vbat-1load ；
[0018]當(dāng)?shù)谌娏鱾鞲衅鞴收?、第一電流傳感器與第二電流傳感器正常工作時，則利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤；檢測蓄電池電流值為Ibat，當(dāng)蓄電池為充電狀態(tài)，調(diào)整負(fù)載電流為1utl-1bat,當(dāng)蓄電池為放電狀態(tài),調(diào)整負(fù)載電流為1utl+Ibat ；
[0019]當(dāng)?shù)谝恢恋谌娏鱾鞲衅鞒霈F(xiàn)兩個異常時，則產(chǎn)生一告警信號；
[0020]其中η為光伏充電器的效率。
[0021 ] 在本發(fā)明一實施例中，所述步驟6中，判斷第一電流傳感器是否正常工作，包括如下步驟:
[0022]步驟S21，若光伏輸入電壓Vpv>kXVbat，其中k>l，Vbat為蓄電池電壓，進(jìn)入步驟S22，否則結(jié)束；
[0023]步驟S22，判斷第一電流傳感器用于采樣光伏極板輸出的電流信號Ipv是否持續(xù)一段時間為0，若是，則進(jìn)入步驟S23，否則將第一電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)；
[0024]步驟S23，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，將第一電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，否則將第一電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)。
[0025]在本發(fā)明一實施例中，所述步驟6中，判斷第二電流傳感器是否正常工作，包括如下步驟:
[0026]步驟S30，判斷第二電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Ibat是否持續(xù)一段時間為0，若是，則進(jìn)入步驟S31，否則進(jìn)入步驟S37 ；
[0027]步驟S31，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，則進(jìn)入步驟S33，否則進(jìn)入步驟S32 ；
[0028]步驟S32，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S39 ;否則進(jìn)入步驟S37 ；
[0029]步驟S33，關(guān)閉光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S34 ；
[0030]步驟S34，判斷第二電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Ibat是否持續(xù)一段時間為O，若是，則進(jìn)入步驟S35，否則，進(jìn)入步驟S36 ；
[0031 ] 步驟S35，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S38 ;否則進(jìn)入步驟S36 ；
[0032]步驟S36，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S37 ；
[0033]步驟S37，將第二電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)，并結(jié)束；
[0034]步驟S38，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S39 ；
[0035]步驟S39，將第二電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，并結(jié)束。
[0036]在本發(fā)明一實施例中，所述步驟6中，判斷第三電流傳感器是否正常工作，包括如下步驟:
[0037]步驟S41，判斷第三電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Iload是否持續(xù)一段時間為0，若是，則進(jìn)入步驟S42，否則進(jìn)入步驟S47 ；
[0038]步驟S42，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，則進(jìn)入步驟S44，否則進(jìn)入步驟S43 ；
[0039]步驟S43，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S49 ;否則進(jìn)入步驟S47 ；
[0040]步驟S44，關(guān)閉光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S44
[0041 ] 步驟S45，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S48 ;否則進(jìn)入步驟S46 ；
[0042]步驟S46，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S47 ；
[0043]步驟S47，將第三電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)，并結(jié)束；
[0044]步驟S48，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S49 ；[0045]步驟S49，將第三電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，并結(jié)束。
[0046]本發(fā)明的另一目的是提供一種采用上述方法的光伏充電器裝置，其輸出分別接至蓄電池和直流負(fù)載，其特征在于，所述光伏充電器裝置包括DC/DC降壓變換器、PWM驅(qū)動電路、DSP處理單元、告警電路、第一電流采樣電路、第二電流采樣電路、由第三電流采樣電路、第一電壓采樣電路以及第二電壓采樣電路；其中DC/DC降壓變換器起著能量轉(zhuǎn)換的作用，PWM驅(qū)動電路連接DC/DC降壓變換器和DSP處理單元；
[0047]所述的第一電流米樣電路由第一電流傳感器和第一米樣電路構(gòu)成，用于米樣光伏極板輸出的電流信號Ipv，即光伏充電器輸入的電流信號，所述的第一米樣電路將第一電流傳感器的電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號輸入DSP處理單兀；
[0048]所述的第二電流采樣電路由第二電流傳感器和第二采樣電路構(gòu)成，用于采樣蓄電池電流信號Ibat，包括電流值和電流方向；第二采樣電路將第二電流傳感器的電流信號的電流值轉(zhuǎn)換成電壓信號輸入DSP處理單元，DSP處理單元識判斷蓄電池處于放電狀態(tài)還是充電狀態(tài)；
[0049]所述的第三電流采樣電路由第三電流傳感器和第三采樣電路構(gòu)成，用于采樣負(fù)載電流信號Iload,第三米樣電路將第三電流傳感器的電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號輸入DSP處理單元；
[0050]所述第一電壓米樣電路用于米樣光伏極板輸出的電壓信號Vpv,即光伏充電器輸入的電壓信號，所述第二電壓采樣電路用于采樣蓄電池電壓信號Vbat。
[0051]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0052](I)、當(dāng)?shù)谝浑娏鱾鞲衅靼l(fā)生故障，光伏充電器將無法進(jìn)行最大輸入功率跟蹤，利用負(fù)載電流Iload、蓄電池電流Ibat和蓄電池電壓Vbat進(jìn)行計算得到光伏充電器輸出功率Pout = VbatX (Iload+Ibat)或 Pout = VbatX (Iload-1bat)，利用擾動觀察法通過對光伏極板電壓Vpv的擾動，觀察輸出功率的變化，從而保證最大功率跟蹤算法的實現(xiàn)，保證最大限度的利用光伏能量。
[0053](2)、當(dāng)?shù)诙娏鱾鞲衅靼l(fā)生故障時，利用光伏極板輸出的電壓信號Vpv、光伏極板輸出的電流信號Ipv計算的光伏充電器的輸入功率和DC/DC降壓變換器的轉(zhuǎn)換效率得出輸出功率，在利用蓄電池電壓得出輸出電流，通過和負(fù)載電流進(jìn)行比較，得出電池的充放電狀態(tài)及其電池電流，進(jìn)行閉環(huán)控制，防止電池過充或過放。
[0054](3)、當(dāng)負(fù)載電流傳感器發(fā)生故障時，利用光伏電壓、光伏電流計算的光伏功率和DC/DC降壓變換器的轉(zhuǎn)換效率得出輸出功率，在利用蓄電池電壓得出輸出電流，和已知的電池充放電狀態(tài)和電池電流，計算得到負(fù)載電流，保證對負(fù)載電流進(jìn)行監(jiān)控，對輸出過流實時進(jìn)行過流告警或者過流保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1為本發(fā)明一種光伏充電器的容錯控制方法的流程示意圖；
[0056]圖2為判斷第一電流傳感器是否正常工作的流程示意圖；
[0057]圖3為判斷第二電流傳感器是否正常工作的流程示意圖；
[0058]圖4為判斷第三電流傳感器是否正常工作的流程示意圖；
[0059]圖5是本發(fā)明一種光伏充電器原理框圖?！揪唧w實施方式】
[0060]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關(guān)附圖，對本發(fā)明的實施做進(jìn)一步闡述。
[0061]請參見圖1，本實施例一種光伏充電器容錯控制方法，包括如下步驟:
[0062]步驟1:實時監(jiān)控獲得光伏極板輸出的電流信號Ipv、蓄電池電流信號Ibat、負(fù)載電流信號Iload、光伏極板輸出的電壓信號Vpv、蓄電池電壓信號Vbat ；
[0063]步驟2:計算光伏極板的輸出功率Ppv = VpvX Ipv，即光伏充電器的輸入功率，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏極板的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出功率 Poutl = PpvX η = VpvX IpvX η ；
[0064]步驟3:利用蓄電池電流信號Ibat，判斷蓄電池處于充電狀態(tài)，還是放電狀態(tài)，若蓄電池處于充電狀態(tài)，進(jìn)入步驟4，若蓄電池處于放電狀態(tài)，進(jìn)入步驟5 ；
[0065]步驟4;利用光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的輸出功率Pout=VbatX (Iload+Ibat)，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出電流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl =VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充電器的輸出參數(shù)計算光伏充電器的輸出電流值lout = Ibat+Iload，其中n為光伏充電器的效率，進(jìn)入步驟6 ；
[0066]步驟5;利用光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的輸出功率Pout = VbatX (Iload-1bat)，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出電流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl =VpvX IpvX η+Vbat，利用光伏充電器的輸出參數(shù)計算光伏充電器的輸出電流值1ut =Iload-1bat，其中η為光伏充電器的效率，進(jìn)入步驟6 ;
[0067]步驟6:判斷第一電流傳感器是否正常工作，判斷第二電流傳感器是否正常工作，判斷第三電流傳感器是否正常工作；
[0068]步驟7:當(dāng)?shù)谝恢恋谌娏鱾鞲衅骶９ぷ鲿r，進(jìn)入步驟8，當(dāng)?shù)谝浑娏鱾鞲衅鞴收稀⒌诙娏鱾鞲衅髋c第三電流傳感器正常工作時，則進(jìn)入步驟9 ；
[0069]當(dāng)?shù)诙娏鱾鞲衅鞴收?、第一電流傳感器與第三電流傳感器正常工作時，則進(jìn)入步驟10 ；
[0070]當(dāng)?shù)谌娏鱾鞲衅鞴收?、第一電流傳感器與第二電流傳感器正常工作時，則進(jìn)入步驟11 ；
[0071]當(dāng)?shù)谝恢恋谌娏鱾鞲衅鞒霈F(xiàn)兩個異常時，則進(jìn)入步驟12 ；
[0072]步驟8:利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤，檢測蓄電池電流為Ibat，檢測負(fù)載電流為Iload ；
[0073]步驟9:利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏充電器的輸出功率Pout的變化值進(jìn)行最大輸出功率跟蹤，檢測蓄電池電流值為Ibat，檢測負(fù)載電流值為Iload ；
[0074]步驟10，利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤；檢測負(fù)載電流值為Iload ;調(diào)整蓄電池電流值為 I 1utl-1load I，即 Ibat= VpvX IpvX η /Vbat-1load ；
[0075]步驟11，利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤；檢測蓄電池電流值為Ibat，當(dāng)蓄電池為充電狀態(tài)，調(diào)整負(fù)載電流為1utl-1bat，當(dāng)蓄電池為放電狀態(tài)，調(diào)整負(fù)載電流為1utl+Ibat ；
[0076]步驟12:產(chǎn)生一告警信號；
[0077]其中η為光伏充電器的效率。
[0078]本發(fā)明的電流傳感器故障一般指電流傳感器斷路，例如信號采集線斷路或者傳感器供電電源斷路導(dǎo)致采集的電流為O。
[0079]請參見圖2，圖2為判斷第一電流傳感器是否正常工作的流程示意圖，其中，步驟S6中判斷第一電流傳感器是否正常工作，按如下步驟S21至步驟S25:
[0080]步驟S21，若光伏輸入電壓Vpv>kXVbat，其中k>l，Vbat為蓄電池電壓，進(jìn)入步驟S22，否則結(jié)束；
[0081]步驟S22，判斷第一電流傳感器用于采樣光伏極板輸出的電流信號Ipv是否持續(xù)一段時間為0，若是，則進(jìn)入步驟S23，否則進(jìn)入步驟25 ；
[0082]步驟S23，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，進(jìn)入步驟S24，否則進(jìn)入步驟S25
[0083]步驟S24，將第一電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，并結(jié)束；
[0084]步驟S25，將第一電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)，并結(jié)束；
[0085]請參見圖3，圖3為判斷第二電流傳感器是否正常工作的流程示意圖，其中，步驟6中，判斷第二電流傳感器是否正常工作，按如下步驟S30至步驟S39:
[0086]步驟S30，判斷第二電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Ibat是否持續(xù)一段時間(本實施例優(yōu)選5min)為0，若是，則進(jìn)入步驟S31，否則進(jìn)入步驟S37 ；
[0087]步驟S31，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，則進(jìn)入步驟S33，否則進(jìn)入步驟S32 ；
[0088]步驟S32，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S39 ;否則進(jìn)入步驟S37 ；
[0089]步驟S33，關(guān)閉光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S34 ；
[0090]步驟S34，判斷第二電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Ibat是否持續(xù)一段時間(本實施例優(yōu)選30s)為0，若是，則進(jìn)入步驟S35，否則，進(jìn)入步驟S36 ；
[0091 ] 步驟S35，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S38 ;否則進(jìn)入步驟S36 ；
[0092]步驟S36，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S37 ；
[0093]步驟S37，將第二電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)，并結(jié)束；
[0094]步驟S38，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S39 ；
[0095]步驟S39，將第二電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，并結(jié)束；
[0096]請參見圖4，圖4為判斷第三電流傳感器是否正常工作的流程示意圖；其中，步驟6中，判斷第三電流傳感器是否正常工作，按如下步驟S41至步驟S49:第三電流傳感器異常判斷過程，如以下步驟實現(xiàn):
[0097]步驟S41，判斷第三電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Iload是否持續(xù)一段時間(本實施例優(yōu)選5min)為O，若是，則進(jìn)入步驟S42，否則進(jìn)入步驟S47 ；
[0098]步驟S42，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，則進(jìn)入步驟S44，否則進(jìn)入步驟S43 ；
[0099]步驟S43，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S49 ;否則進(jìn)入步驟S47 ；
[0100]步驟S44，關(guān)閉光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S44 ；
[0101 ] 步驟S45，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S48 ;否則進(jìn)入步驟S46 ；
[0102]步驟S46，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S47 ；
[0103]步驟S47，將第三電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)，并結(jié)束；
[0104]步驟S48，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S49 ；
[0105]步驟S49，將第三電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，并結(jié)束；
[0106]請參見圖5，圖5是本發(fā)明采用上述方法的光伏充電器原理框圖，該光伏充電器通常帶MPPT功能的光伏充電器I的輸入接至光伏極板0，所述光伏充電器I的輸出分別接至蓄電池2和直流負(fù)載3，所述光伏充電器I包括DC/DC降壓變換器11、PWM驅(qū)動電路12、DSP處理單元13、告警電路14，其中DC/DC降壓變換器11起著能量轉(zhuǎn)換的作用，轉(zhuǎn)換效率為(也稱光伏充電器的效率)，PWM驅(qū)動電路12連接DC/DC降壓變換器11和DSP處理單元13 ；DSP處理單元13采集光伏電壓Vpv和光伏電流Ipv進(jìn)行最大輸入功率跟蹤(MPPT)算法，盡可能的提高光伏極板利用率；DSP處理單元13采集蓄電池電壓Vbat和蓄電池電流Ibat，進(jìn)行電池充放電管理，防止電池過壓、欠壓、過充、過放等；DSP處理單元13采集負(fù)載電流Iload，進(jìn)行輸出過流告警或者過流保護(hù)等功能。
[0107]光伏充電器I還包括由第一電流采樣電路101、第二電流采樣電路102、第三電流采樣電路103、第一電壓采樣電路104、第二電壓采樣電路105 ；
[0108]所述的第一電流米樣電路101由第一電流傳感器和第一米樣電路構(gòu)成,用于米樣光伏極板輸出的電流信號Ipv，即光伏充電器輸入的電流信號，所述的第一采樣電路將第一電流傳感器的電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號輸入DSP處理單元13 ；
[0109]所述的第二電流采樣電路102由第二電流傳感器和第二采樣電路構(gòu)成，用于采樣蓄電池電流信號Ibat，包括電流值和電流方向，第二采樣電路將第二電流傳感器的電流信號的電流值轉(zhuǎn)換成電壓信號輸入DSP處理單元13，DSP處理單元13識判斷蓄電池處于放電狀態(tài)還是充電狀態(tài)；
[0110]所述的第三電流采樣電路103由第三電流傳感器和第三采樣電路構(gòu)成，用于采樣負(fù)載電流信號Iload,第三米樣電路將第三電流傳感器的電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號輸入DSP處理單元13 ；
[0111]所述第一電壓米樣電路104用于米樣光伏極板輸出的電壓信號Vpv,即光伏充電器輸入的電壓信號，所述第二電壓米樣電路105用于米樣蓄電池電壓信號Vbat,值得一提的是，本實施例中通過DSP處理單元實現(xiàn)采集信號的處理與指令的控制，其按照上述方法即可在某一個電流傳感器發(fā)生故障時，利用其他電壓電流參數(shù)進(jìn)行信息重構(gòu)，保證系統(tǒng)正常工作，同時作出故障告警。
[0112]上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏充電器容錯控制方法，其特征在于:按如下步驟實現(xiàn): 步驟1:實時監(jiān)控獲得光伏極板輸出的電流信號Ipv、蓄電池電流信號Ibat、負(fù)載電流信號Iload、光伏極板輸出的電壓信號Vpv、蓄電池電壓信號Vbat ;其中Ipv由第一電流傳感器采集，Ibat由第二電流傳感器采集，Iload由第三電流傳感器采集； 步驟2:計算光伏極板的輸出功率Ppv = VpvX Ipv，即光伏充電器的輸入功率，利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏極板的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出功率Poutl = PpvX n = VpvX IpvX n，其中n為光伏充電器的效率； 步驟3:利用蓄電池電流信號Ibat，判斷蓄電池處于充電狀態(tài)，還是放電狀態(tài)，若蓄電池處于充電狀態(tài)，進(jìn)入步驟4，若蓄電池處于放電狀態(tài)，進(jìn)入步驟5; 步驟4:利用光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的輸出功率Pout =VbatX (Iload+Ibat),利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出電流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl = VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充電器的輸出參數(shù)計算光伏充電器的輸出電流值lout = Ibat+Iload，其中n為光伏充電器的效率，進(jìn)入步驟6 ； 步驟5 ;利用光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的輸出功率Pout =VbatX (Iload-1bat),利用光伏充電器輸入輸出效率關(guān)系和光伏充電器的輸出電壓電流參數(shù)計算光伏充電器的等效輸出電流值1utl = Poutl/Vbat,即1utl = VpvX IpvX n/Vbat，利用光伏充電器的輸出參數(shù)計算光伏充電器的輸出電流值lout = Iload-1bat，其中n為光伏充電器的效率，進(jìn)入步驟6 ； 步驟6:判斷第一、二、三電流傳感器是否正常工作； 步驟7:當(dāng)?shù)谝恢恋谌娏鱾鞲衅骶９ぷ鲿r，則利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤，檢測蓄電池電流為Ibat，檢測負(fù)載電流為Iload ； 當(dāng)?shù)谝浑娏鱾鞲衅鞴收?、第二電流傳感器與第三電流傳感器正常工作時，則利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏充電器的輸出功率Pout的變化值進(jìn)行最大輸出功率跟蹤，檢測蓄電池電流值為Ibat，檢測負(fù)載電流值為Iload ； 當(dāng)?shù)诙娏鱾鞲衅鞴收?、第一電流傳感器與第三電流傳感器正常工作時，則利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤；檢測負(fù)載電流值為Iload ;調(diào)整蓄電池電流值為蓄電池電流值為I 1utl-1load I，即 Ibat = VpvX IpvX η/Vbat-1load ； 當(dāng)?shù)谌娏鱾鞲衅鞴收?、第一電流傳感器與第二電流傳感器正常工作時，則利用擾動觀察法，通過對光伏極板的電壓Vpv的擾動，觀察光伏極板的輸出功率Ppv的變化值進(jìn)行最大輸入功率跟蹤；檢測蓄電池電流值為Ibat，當(dāng)蓄電池為充電狀態(tài)，調(diào)整負(fù)載電流為1utl-1bat,當(dāng)蓄電池為放電狀態(tài),調(diào)整負(fù)載電流為1utl+Ibat ； 當(dāng)?shù)谝恢恋谌娏鱾鞲衅鞒霈F(xiàn)兩個異常時，則產(chǎn)生一告警信號； 其中rI為光伏充電器的效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏充電器容錯控制方法，其特征在于:步驟6中，判斷第一電流傳感器是否正常工作，包括如下步驟: 步驟S21，若 光伏輸入電壓Vpv > kX Vbat，其中k > 1，Vbat為蓄電池電壓，進(jìn)入步驟S22，否則結(jié)束； 步驟S22，判斷第一電流傳感器用于采樣光伏極板輸出的電流信號Ipv是否持續(xù)一段時間為O，若是，則進(jìn)入步驟S23，否則將第一電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)； 步驟S23，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，將第一電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，否則將第一電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏充電器容錯控制方法，其特征在于:步驟6中，判斷第二電流傳感器是否正常工作，包括如下步驟: 步驟S30，判斷第二電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Ibat是否持續(xù)一段時間為O，若是，則進(jìn)入步驟S31，否則進(jìn)入步驟S37 ； 步驟S31，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，則進(jìn)入步驟S33，否則進(jìn)入步驟S32 ； 步驟S32，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S39 ；;否則進(jìn)入步驟S37 ； 步驟S33，關(guān)閉光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S34 ； 步驟S34，判斷第二電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Ibat是否持續(xù)一段時間為O，若是，則進(jìn)入步驟S35，否則，進(jìn)入步驟S36 ； 步驟S35，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S38 ;否則進(jìn)入步驟S36 ； 步驟S36，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S37 ； 步驟S37，將第二電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)，并結(jié)束； 步驟S38，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S39 ；； 步驟S39，將第二電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，并結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏充電器容錯控制方法，其特征在于: 步驟6中，判斷第三電流傳感器是否正常工作，包括如下步驟: 步驟S41，判斷第三電流傳感器用于采樣蓄電池的電流信號Iload是否持續(xù)一段時間為0，若是，則進(jìn)入步驟S42，否則進(jìn)入步驟S47 ； 步驟S42，判斷光伏充電器的PWM驅(qū)動信號是否開啟，若光伏充電器的PWM驅(qū)動信號開啟，則進(jìn)入步驟S44，否則進(jìn)入步驟S43 ； 步驟S43，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S49 ;否則進(jìn)入步驟S47 ； 步驟S44，關(guān)閉光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S44 ； 步驟S45，判斷蓄電池電壓Vbat是否會持續(xù)降低，若蓄電池電壓Vbat持續(xù)降低，則進(jìn)入步驟S48 ;否則進(jìn)入步驟S46 ； 步驟S46，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S47 ； 步驟S47，將第三電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為正常工作狀態(tài)，并結(jié)束； 步驟S48，打開光伏充電器的PWM驅(qū)動信號，進(jìn)入步驟S49 ； 步驟S49，將第三電流傳感器的狀態(tài)設(shè)置為故障狀態(tài)，并結(jié)束。
5.一種米用如權(quán)利要求1所述的光伏充電器容錯控制方法的光伏充電器，其輸出分別接至蓄電池和直流負(fù)載，其特征在于，所述光伏充電器包括DC/DC降壓變換器、PWM驅(qū)動電路、DSP處理單元、告警電路、第一電流采樣電路、第二電流采樣電路、由第三電流采樣電路、第一電壓采樣電路以及第二電壓采樣電路；其中DC/DC降壓變換器起著能量轉(zhuǎn)換的作用，PWM驅(qū)動電路連接DC/DC降壓變換器和DSP處理單元； 所述的第一電流米樣電路由第一電流傳感器和第一米樣電路構(gòu)成，用于米樣光伏極板輸出的電流信號Ipv，即光伏充電器輸入的電流信號，所述的第一采樣電路將第一電流傳感器的電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號輸入DSP處理單元； 所述的第二電流采樣電路由第二電流傳感器和第二采樣電路構(gòu)成，用于采樣蓄電池電流信號Ibat，包括電流值和電流方向；第二采樣電路將第二電流傳感器的電流信號的電流值轉(zhuǎn)換成電壓信號輸入DSP處理單元，DSP處理單元識判斷蓄電池處于放電狀態(tài)還是充電狀態(tài)； 所述的第三電流采樣電路由第三電流傳感器和第三采樣電路構(gòu)成，用于采樣負(fù)載電流信號Iload,第三米樣電路將第三電流傳感器的電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號輸入DSP處理單兀；所述第一電壓米樣電路用于米樣光伏極板輸出的電壓信號Vpv,即光伏充電器輸入的電壓信號，所述第二電壓 采樣電路用于采樣蓄電池電壓信號Vbat。
【文檔編號】H02J7/00GK103972959SQ201410174864
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】崔福軍, 陳四雄, 游玉香, 洪開慧 申請人:廈門科華恒盛股份有限公司