并联型光伏充电器故障管理系统及方法
【专利说明】并联型光伏充电器故障管理系统及方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种并联型光伏充电器故障管理系统及方法。
【背景技术】
[0003]太阳能MPPT充电器是利用光伏能量给蓄电池充电的装置，MPPT充电也即所谓的最大功率跟踪充电，当充电时光伏电压会处于光伏曲线的最大功率点处。其中BUCK降压电路是太阳能MPPT充电器中利用较多的主拓扑电路，目前为了提高BUCK降压光伏充电器的输出功率问题，采用多路BUCK电路直接并联方式。然而多路BUCK电路直接并联，根据BUCK电路的特性，当某一路或多路BUCK电路出现故障，如BUCK电路的功率开关管被击穿，光伏电压会被电池电压瞬间拉低到和电池电压持平，虽然此时也能给电池充电，但是此时对正常支路的BUCK电路造成影响，MPPT控制已经失去作用，无法进行最大功率充电，大大降低光伏转换效率，造成能量浪费。当一路或多路BUCK电路出现故障，目前技术未能对故障进行有效检测，不能对故障进行第一时间处理，只能采用人工停机方式去检测故障支路。
【发明内容】
[0004]针对以上技术背景所提到现有方案的缺点，本发明提供一种并联型光伏充电器故障管理系统及方法，解决了现有技术中多路BUCK电路并联工作的光伏充电器系统中如果某一路或几路BUCK电路故障，系统仍旧能够充电，但是已不能进行MPPT(最大功率)充电，造成能量浪费和无法及时提供报警的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种并联型光伏充电器故障管理系统，包括一光伏极板、一充电控制模块、一 PWM驱动电路和一后备电池,其特征在于还包括:
一充电主电路，所述充电主电路由第I至第η充电支路并联构成，每一路充电支路由一输入单元与一 BUCK电路串联构成；
一光伏电压米样电路，用于米样所述光伏极板的输出电压Upv ；
一输出电压米样电路，用于米样所述光伏充电器的输出电压Uout ；
一电池电压米样电路，用于米样所述后备电池电压Ubat ；
一故障判断与隔离控制模块，用于判断所述充电主电路的第I至第η充电支路是否发生故障，若充电支路发生故障，识别故障的充电支路并断开，无故障的充电支路继续充电工作，将所述充电主电路的第I至第η充电支路的故障数反馈至所述充电控制模块；
一输出单兀；
所述充电控制模块，用于充电控制，当所述充电主电路的第I至第η充电支路是否发生故障，根据故障判断与隔离控制模块反馈故障数调整系统充电电流Tig的输出限流点；所述光伏极板、充电主电路、输出单元、后备电池依次连接，所述光伏极板的输出端还与光伏电压米样电路的输入端连接，所述充电主电路的输出端还与输出电压米样电路的输入端连接，所述输出单元的输出端还与电池电压采样电路的输入端连接，所述光伏电压采样电路、输出电压采样电路、电池电压采样电路的输出端分别与故障判断与隔离控制模块的输入端连接，所述故障判断与隔离控制模块的输出端分别与输出单元、充电控制模块的输入端及η个输入单元连接，所述充电控制模块的输出端与PWM驱动电路的输入端连接，所述PWM驱动电路的输出端与η个BUCK电路连接。
[0006]在本发明一实施例中，还包括一告警模块，所述告警模块与所述故障判断与隔离控制模块连接。
[0007]在本发明一实施例中，所述故障判断与隔离控制模块还用于当其中m个充电支路发生故障时，将充电控制模块的输出限流点调整为原来的(n-m) /n倍，所述η为大于等于2的正整数，m为大于等于O的自然数。
[0008]一种基于所述并联型光伏充电器故障管理系统的并联型光伏充电器故障管理方法，其特征在于包括以下步骤:
步骤一:采集，实时采集光伏极板的输出电压Upv、光伏充电器的输出电压Uout及后备电池电压Ubat ；
步骤二:开机故障判断及处理，当光伏极板的输出电压Upv满足光伏充电器的充电条件后，若光伏充电器正常，则进入MPPT充电控制，若光伏充电器故障，则采用故障定位法将故障的充电支路定位，并将进行故障的m路充电支路隔离，将充电控制模块的输出限流点Ilmt调整为原来的(n-m)/n倍后进入MPPT充电控制；
步骤三:运行过程故障判断及处理，光伏充电器在MPPT充电控制过程中，当光伏充电器出现疑似故障现象时，判断是光伏充电器故障导致还是光伏极板的输出电压过低导致，若是光伏充电器故障导致，则采用故障定位法将故障的充电支路定位，并将进行故障的m路充电支路隔离，将充电控制模块的输出限流点Ilmt调整为原来的(n-m)/n倍，若是光伏极板的输出电压过低导致，则控制光伏充电器的第I至第η输入单元和输出单元断开。
[0009]在本发明一实施例中，包括以下具体步骤:
步骤S1:实时采集光伏极板的输出电压Upv、光伏充电器的输出电压Uout、后备电池电压Ubat，进入步骤S2 ；
步骤S2:判断光伏极板的输出电压Upv是否大于等于A倍的后备电池电压Ubat，若Upv彡A*Ubat，则进入步骤S3，否则结束；
步骤S3:控制第I至第η输入单元处于导通状态，进入步骤S4 ；
步骤S4:判断光伏充电器是否发生故障，若光伏充电器发生故障，进入步骤S6，否则进入步骤S5 ；
步骤S5:控制输出单元处于导通状态、第I至第n BUCK电路工作，进入步骤S9 ；
步骤S6:控制第I至第η输入单元、输出单元处于断开状态，进入步骤S7 ；
步骤S7:采用故障定位法判断故障充电支路，标识故障支路，进入步骤S8 ；
步骤S8:控制第I至第η中正常充电支路的输入单元、输出单元导通、第I至第n BUCK电路工作，将充电控制模块的输出限流点调整为原来的(n_m)/n倍，其中η为大于等于2的正整数，m为大于等于O的自然数，进入步骤S9 ；
步骤S9:判断光伏的输出电压Upv是否小于等于Uout+C,若Upv ( Uout+C,则进入步骤S10，否则结束； 步骤s1:关闭Pmi驱动信号，进入步骤Sii ；
步骤Sll:判断光伏的输出电压Upv是否小于等于Uout+C,若Upv ( Uout+C,则进入步骤S13，否则进入步骤S12 ；
步骤S12:开启PWM驱动信号，并结束；
步骤S13:控制第I至第η输入单元断开，进入步骤S14 ；
步骤S14:判断光伏的输出电压Upv是否小于等于Uout+C,若Upv ( Uout+C,则进入步骤S15，否则进入步骤S6 ；
步骤S15:控制输出单元断开，并结束。
[0010]在本发明一实施例中，所述A大于等于1.2。
[0011]在本发明一实施例中，所述C大于等于0.5。
[0012]在本发明一实施例中，所述步骤S4的具体实现方式为:判断光伏充电器的输出电压Uout是否大于等于B倍的光伏极板的输出电压Upv,当Uout彡B*Upv时，将光伏充电器标志为故障状态，当Uout < B*Upv时,将光伏充电器标志为正常状态。
[0013]在本发明一实施例中，所述步骤S7采用故障定位法判断故障充电支路，标识故障支路的具体实现步骤为:
步骤S701:令k=0，进入步骤S702 ；
步骤S702:控制第k+Ι充电支路处于导通状态，进入步骤S703 ；
步骤S703:判断光伏充电器的输出电压Uout是否大于等于B倍的光伏极板的输出电压Upv，若Uout彡B*Upv，进入步骤S705，否则进入步骤S704 ；
步骤S704:令i=k+l，将第k+Ι充电支路标志为正常状态，控制第k+Ι充电支路处于断开状态，进入步骤S706 ；
步骤S705:令i=k+l，将第k+Ι充电支路标志为故障状态，控制第k+Ι充电支路处于断开状态，进入步骤S706 ；
步骤