并聯型光伏充電器故障管理系統及方法
【專利說明】并聯型光伏充電器故障管理系統及方法
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種并聯型光伏充電器故障管理系統及方法。
【背景技術】
[0003]太陽能MPPT充電器是利用光伏能量給蓄電池充電的裝置，MPPT充電也即所謂的最大功率跟蹤充電，當充電時光伏電壓會處于光伏曲線的最大功率點處。其中BUCK降壓電路是太陽能MPPT充電器中利用較多的主拓撲電路，目前為了提高BUCK降壓光伏充電器的輸出功率問題，采用多路BUCK電路直接并聯方式。然而多路BUCK電路直接并聯，根據BUCK電路的特性，當某一路或多路BUCK電路出現故障，如BUCK電路的功率開關管被擊穿，光伏電壓會被電池電壓瞬間拉低到和電池電壓持平，雖然此時也能給電池充電，但是此時對正常支路的BUCK電路造成影響，MPPT控制已經失去作用，無法進行最大功率充電，大大降低光伏轉換效率，造成能量浪費。當一路或多路BUCK電路出現故障，目前技術未能對故障進行有效檢測，不能對故障進行第一時間處理，只能采用人工停機方式去檢測故障支路。
【發明內容】
[0004]針對以上技術背景所提到現有方案的缺點，本發明提供一種并聯型光伏充電器故障管理系統及方法，解決了現有技術中多路BUCK電路并聯工作的光伏充電器系統中如果某一路或幾路BUCK電路故障，系統仍舊能夠充電，但是已不能進行MPPT(最大功率)充電，造成能量浪費和無法及時提供報警的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種并聯型光伏充電器故障管理系統，包括一光伏極板、一充電控制模塊、一 PWM驅動電路和一后備電池,其特征在于還包括:
一充電主電路，所述充電主電路由第I至第η充電支路并聯構成，每一路充電支路由一輸入單元與一 BUCK電路串聯構成；
一光伏電壓米樣電路，用于米樣所述光伏極板的輸出電壓Upv ；
一輸出電壓米樣電路，用于米樣所述光伏充電器的輸出電壓Uout ；
一電池電壓米樣電路，用于米樣所述后備電池電壓Ubat ；
一故障判斷與隔離控制模塊，用于判斷所述充電主電路的第I至第η充電支路是否發生故障，若充電支路發生故障，識別故障的充電支路并斷開，無故障的充電支路繼續充電工作，將所述充電主電路的第I至第η充電支路的故障數反饋至所述充電控制模塊；
一輸出單兀；
所述充電控制模塊，用于充電控制，當所述充電主電路的第I至第η充電支路是否發生故障，根據故障判斷與隔離控制模塊反饋故障數調整系統充電電流Tig的輸出限流點；所述光伏極板、充電主電路、輸出單元、后備電池依次連接，所述光伏極板的輸出端還與光伏電壓米樣電路的輸入端連接，所述充電主電路的輸出端還與輸出電壓米樣電路的輸入端連接，所述輸出單元的輸出端還與電池電壓采樣電路的輸入端連接，所述光伏電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、電池電壓采樣電路的輸出端分別與故障判斷與隔離控制模塊的輸入端連接，所述故障判斷與隔離控制模塊的輸出端分別與輸出單元、充電控制模塊的輸入端及η個輸入單元連接，所述充電控制模塊的輸出端與PWM驅動電路的輸入端連接，所述PWM驅動電路的輸出端與η個BUCK電路連接。
[0006]在本發明一實施例中，還包括一告警模塊，所述告警模塊與所述故障判斷與隔離控制模塊連接。
[0007]在本發明一實施例中，所述故障判斷與隔離控制模塊還用于當其中m個充電支路發生故障時，將充電控制模塊的輸出限流點調整為原來的(n-m) /n倍，所述η為大于等于2的正整數，m為大于等于O的自然數。
[0008]一種基于所述并聯型光伏充電器故障管理系統的并聯型光伏充電器故障管理方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟一:采集，實時采集光伏極板的輸出電壓Upv、光伏充電器的輸出電壓Uout及后備電池電壓Ubat ；
步驟二:開機故障判斷及處理，當光伏極板的輸出電壓Upv滿足光伏充電器的充電條件后，若光伏充電器正常，則進入MPPT充電控制，若光伏充電器故障，則采用故障定位法將故障的充電支路定位，并將進行故障的m路充電支路隔離，將充電控制模塊的輸出限流點Ilmt調整為原來的(n-m)/n倍后進入MPPT充電控制；
步驟三:運行過程故障判斷及處理，光伏充電器在MPPT充電控制過程中，當光伏充電器出現疑似故障現象時，判斷是光伏充電器故障導致還是光伏極板的輸出電壓過低導致，若是光伏充電器故障導致，則采用故障定位法將故障的充電支路定位，并將進行故障的m路充電支路隔離，將充電控制模塊的輸出限流點Ilmt調整為原來的(n-m)/n倍，若是光伏極板的輸出電壓過低導致，則控制光伏充電器的第I至第η輸入單元和輸出單元斷開。
[0009]在本發明一實施例中，包括以下具體步驟:
步驟S1:實時采集光伏極板的輸出電壓Upv、光伏充電器的輸出電壓Uout、后備電池電壓Ubat，進入步驟S2 ；
步驟S2:判斷光伏極板的輸出電壓Upv是否大于等于A倍的后備電池電壓Ubat，若Upv彡A*Ubat，則進入步驟S3，否則結束；
步驟S3:控制第I至第η輸入單元處于導通狀態，進入步驟S4 ；
步驟S4:判斷光伏充電器是否發生故障，若光伏充電器發生故障，進入步驟S6，否則進入步驟S5 ；
步驟S5:控制輸出單元處于導通狀態、第I至第n BUCK電路工作，進入步驟S9 ；
步驟S6:控制第I至第η輸入單元、輸出單元處于斷開狀態，進入步驟S7 ；
步驟S7:采用故障定位法判斷故障充電支路，標識故障支路，進入步驟S8 ；
步驟S8:控制第I至第η中正常充電支路的輸入單元、輸出單元導通、第I至第n BUCK電路工作，將充電控制模塊的輸出限流點調整為原來的(n_m)/n倍，其中η為大于等于2的正整數，m為大于等于O的自然數，進入步驟S9 ；
步驟S9:判斷光伏的輸出電壓Upv是否小于等于Uout+C,若Upv ( Uout+C,則進入步驟S10，否則結束； 步驟s1:關閉Pmi驅動信號，進入步驟Sii ；
步驟Sll:判斷光伏的輸出電壓Upv是否小于等于Uout+C,若Upv ( Uout+C,則進入步驟S13，否則進入步驟S12 ；
步驟S12:開啟PWM驅動信號，并結束；
步驟S13:控制第I至第η輸入單元斷開，進入步驟S14 ；
步驟S14:判斷光伏的輸出電壓Upv是否小于等于Uout+C,若Upv ( Uout+C,則進入步驟S15，否則進入步驟S6 ；
步驟S15:控制輸出單元斷開，并結束。
[0010]在本發明一實施例中，所述A大于等于1.2。
[0011]在本發明一實施例中，所述C大于等于0.5。
[0012]在本發明一實施例中，所述步驟S4的具體實現方式為:判斷光伏充電器的輸出電壓Uout是否大于等于B倍的光伏極板的輸出電壓Upv,當Uout彡B*Upv時，將光伏充電器標志為故障狀態，當Uout < B*Upv時,將光伏充電器標志為正常狀態。
[0013]在本發明一實施例中，所述步驟S7采用故障定位法判斷故障充電支路，標識故障支路的具體實現步驟為:
步驟S701:令k=0，進入步驟S702 ；
步驟S702:控制第k+Ι充電支路處于導通狀態，進入步驟S703 ；
步驟S703:判斷光伏充電器的輸出電壓Uout是否大于等于B倍的光伏極板的輸出電壓Upv，若Uout彡B*Upv，進入步驟S705，否則進入步驟S704 ；
步驟S704:令i=k+l，將第k+Ι充電支路標志為正常狀態，控制第k+Ι充電支路處于斷開狀態，進入步驟S706 ；
步驟S705:令i=k+l，將第k+Ι充電支路標志為故障狀態，控制第k+Ι充電支路處于斷開狀態，進入步驟S706 ；
步驟