[发明专利]一种充电控制器对蓄电池充电的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池充电的控制方法。

背景技术

充电控制器是连接光伏电池板与用电负载的枢纽。由于光伏电池板输出电压不稳定，所以不能直接将光伏电池板应用于负载，需要将太阳能转变为电能后存储到蓄电池中，再由蓄电池向负载供电。充电控制器实时检测蓄电池的状态，按照优化控制策略对蓄电池进行充电。

在集中式大功率光储一体化应用系统中，光伏电池板通过充电控制器给蓄电池组充电，并通过蓄电池组组建直流母线(DC-Link)，后接双模式逆变器。该双模式逆变器根据光伏电站的工作状态信息，需在并网和离网控制模式间切换工作。通过在双模式逆变器和光伏充电控制器间建立通讯连接，由逆变器给出充电控制器电网状态信息。充电控制器和双模式逆变器通过蓄电池完全解耦，充电控制器可根据双模式逆变器的并离网状态，采取最优的控制策略稳定运行，实现对蓄电池组的充电。并网时为了保持充分利用光资源，在蓄电池已满的情况下，需将光伏能量直接并入电网。具体控制框图如图2所示。

目前，充电控制器大多利用传统Buck、Boost电路作为主回路，实现能量交换只能依赖于若干并联的IGBT和很大的电感来保证所要求的大电流，造成功率器件中很高的开关损耗。由于效率和开关频率较低，输出端就必须采用更大的电感，导致瞬态响应速度变慢、若提高响应速度就必须减小电感值，但这将产生很大的输出电流尖峰。另外，采用传统的涓流充电、快速充电、吸收充电、浮充充电四段式充电方式进行控制时，各个模式间需要实现灵活平滑切换策略处理，控制较为繁琐，所以迫切需要一种统一的控制方法以实现上述功能。

CN201310060267《一种光伏充电控制器的充电控制方法》根据充电模式控制器的控制指令，利用MPPT控制器、蓄电池电压控制器、直流电流控制器相结合的方式，实现对蓄电池的充电控制。但没有具体给出充电模式控制器的具体工作原理及模式判定方法，导致各个控制器的工作不明确，另外该控制策略中采用三环控制较繁琐。

发明内容

本发明的目的是克服现有充电控制器对蓄电池充电的控制时，多个状态间不能平滑切换，且控制策略复杂的缺点，提出一种适用于充电控制器对蓄电池充电的双环控制方法。本发明根据双模式逆变器并离网状态及蓄电池状态的不同，采用光伏电池板直流电压外环和蓄电池直流电压外环的平滑切换控制方法，能够最大限度的利用光能，控制方法简单，灵活切换无冲击。

本发明的技术方案如下：

本发明充电控制器对蓄电池充电采用双环控制方法：内环为直流电流环控制，外环为直流电压环控制。该直流电压环控制根据双模式逆变器的并离网状态和蓄电池的状态，选择光伏电池板直流电压外环控制或蓄电池直流电压外环控制。当双模式逆变器并网运行，或者双模式逆变器离网运行且蓄电池处于恒流充电状态时，充电控制器同时采用光伏电池板直流电压外环控制和直流电流环控制的方式；当双模式逆变器离网运行且蓄电池处于恒压充电状态时，充电控制器同时采用蓄电池直流电压外环控制和直流电流环控制的方式。所述的两种直流电压环共用一套PI调节器，光伏电池板直流电压外环控制和蓄电池直流电压外环控制切换时时仅在直流电压的给定和反馈之间切换，无需特殊切换策略即能保证直流电压环的平滑切换无冲击。所述的充电控制器采用三相交错调制，降低了电压、电流的纹波。本发明控制方法极大地提高了光能的利用率，使蓄电池充电达到最优，控制方法简单灵活，响应速度快。

本发明的具体控制方法如下：

充电控制器采用双环控制方法，内环为直流电流环控制，外环为直流电压环控制。其中直流电压环控制包括两种方式：一种是光伏电池板直流电压外环控制，另一种是蓄电池直流电压外环控制。所述的直流电压环控制方法的选择原则是：如果双模式逆变器处于并网运行状态，充电控制器采用光伏电池直流电压外环控制；如果双模式逆变器处于离网运行状态，充电控制器根据蓄电池的充电状态，选择光伏电池直流电压外环控制或蓄电池直流电压外环控制。

当双模式逆变器处于并网运行状态，或者双模式逆变器处于离网运行状态且蓄电池处于恒流充电状态时，充电控制器同时采用光伏电池板直流电压外环控制和直流电流环控制的方式，以保证光能最大利用率。光伏电池板直流电压外环的输出经过直流电流限幅值限幅后，作为直流电流给定。

当双模式逆变器处于离网运行状态且蓄电池处于恒压充电状态时，充电控制器同时采用蓄电池电压外环控制和直流电流环控制的方式。蓄电池直流电压外环的输出经过直流电流限幅值的限幅后，作为直流电流给定。