[发明专利]一种可实现串、并联运行自主负荷分配的光储一体化电源

权利要求书

1.一种可实现串、并联运行自主负荷分配的光储一体化电源,其特征在于：包括电源主电路和电源控制电路，电源主电路包括：光伏电池、DC/DC电路1、DC/DC电路2、储能装置、输出端子1、输出端子2；电源控制电路包括：电流检测电路1、电流检测电路2、电压检测电路1、电压检测电路2、控制器1、控制器2、驱动电路1、驱动电路2、功率生成电路、分配信号生成电路、母线信号生成电路、负荷分配电路、母线1、母线2；

光伏电池的输出端与DC/DC电路1的输入端相连接；DC/DC电路1的输出端与DC/DC电路2的输入端相连接；储能装置并联于DC/DC电路1的输出端；DC/DC电路2的输出正极性端和负极性端分别与输出端子1和输出端子2连接；

电流检测电路1对光伏电池的输出电流进行检测，并将检测结果传送至功率生成电路和控制器1；电压检测电路1对光伏电池的输出电压进行检测，并将检测结果传送至功率生成电路和控制器1；控制器1的输出端与驱动电路1的输入端连接；驱动电路1的输出端与DC/DC电路1中的电力电子器件的控制端连接；功率生成电路的输出端与分配信号生成电路的对应输入端连接；电流检测电路2对DC/DC电路2的输出电流进行检测，并将检测结果传送至分配信号生成电路和控制器2；电压检测电路2对DC/DC电路2的输出电压进行检测，并将检测结果传送至分配信号生成电路和控制器2；控制器2有一个输入端与负荷分配电路的输出端连接，控制器2的输出端与驱动电路2的输入端连接；驱动电路2的输出端与DC/DC电路2中的电力电子器件的控制端连接；储能装置将自身的剩余容量信息传送至分配信号生成电路的输入端；分配信号生成电路的输出端分别与负荷分配电路和母线信号生成电路的对应输入端相连接；母线1和母线2分别与负荷分配电路的对应输入端连接；母线信号生成电路的两个输出端分别与母线1和母线2连接；

DC/DC电路1是一种直流到直流变换的电路，将光伏电池输出的直流电压变换为另一种幅值的直流电压；

DC/DC电路2是一种直流到直流变换的电路，将DC/DC电路1输出的直流电压变换为负载所需要的幅值恒定的直流电压；

储能装置对电能进行吸收或释放，储能装置内部包含有剩余容量检测电路，并且能够将检测到的剩余容量值实时传送给分配信号生成电路；

控制器1根据获得的光伏电池输出电流和输出电压信息，利用最大功率跟踪算法生成能够控制DC/DC电路1实现最大功率跟踪的控制信号，并将该控制信号传递给驱动电路1；

驱动电路1将输入的控制信号进行电气隔离、功率放大处理后，形成满足DC/DC电路1中的电力电子器件驱动需求的驱动信号，并将该驱动信号传送至DC/DC电路1中的电力电子器件的控制端；

功率生成电路利用获得的光伏电池输出电流和输出电压信息，计算出当前光伏电池的输出功率，并将计算出的输出功率值传递至分配信号生成电路；

分配信号生成电路通过人机对话方式确定当前的运行状态，包括并联运行、串联运行、单机运行，根据光伏电池的输出功率、储能装置的剩余容量、DC/DC电路2的输出电流和输出电压信息，利用如下公式：

生成负荷系数K_L

式中：

I_o——DC/DC电路2的输出电流；

U_o——DC/DC电路2的输出电压；

P——光伏电池的输出功率；

S——储能装置的剩余容量；

K_i——电流系数，并联运行时取1，串联运行时为0；

K_u——电压系数，并联运行时取0，串联运行时为1；

K_p——功率系数，光伏电池具备光照工作条件时取1，否则为0；

K_s——容量系数，光伏电池不具备光照工作条件时取1，否则为0；

在完成负荷系数数值的计算后，分配信号生成电路以负荷系数的大小为依据，生成对应的模拟信号，并将该负荷系数模拟信号传送至负荷分配电路和母线信号生成电路；

当母线1上的模拟信号幅值小于输入的负荷系数模拟信号幅值时，将输入的负荷系数模拟信号传送到母线1上，反之则不对当前母线1上的模拟信号进行改变；

计算母线1上的模拟信号与输入的负荷系数模拟信号之间的幅值差值，当母线2上的模拟信号幅值小于该幅值差值时，将该幅值差值信号传送到母线2上，反之则不对当前母线2上的模拟信号进行改变；

负荷分配电路对母线1上的K_LMAX信号和母线2上的ΔK_LMAX信号进行检测，K_LMAX是电源负荷系数中的最大值，ΔK_LMAX是电源负荷系数中的最大值与最小值的差值，同时根据得到的负荷系数模拟信号K_L，利用如下公式：

ΔU＝K_LMAX-K_tΔK_LMAX-K_L

计算出电压调节信号ΔU

公式中的K_t为调节系数，其取值范围为[0,1]，负荷分配电路在计算出电压调节信号ΔU后，将该信号传送至控制器2；

控制器2根据事先设定好的DC/DC电路2的输出参考电压U_ref，以及电流检测电路2、电压检测电路2和负荷分配电路传递过来的信号，单机运行时采用稳压控制算法生成DC/DC电路2的控制信号，并将该控制信号传递给驱动电路2；串联和并联时利用负荷分配算法生成DC/DC电路2的控制信号，并将该控制信号传递给驱动电路2；

驱动电路2将输入的控制信号进行电气隔离、功率放大处理后，形成满足DC/DC电路2中的电力电子器件驱动需求的驱动信号，并将该驱动信号传送至DC/DC电路2中的电力电子器件的控制端；

母线1和母线2在多个光储一体化电源串、并联运行时实现负荷分配信息共享；

光储一体化电源与外部电路或负载通过输出端子1和输出端子2电气连接。