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CN120021126A - 主从充电控制方法及相关再生能源最大功率追踪供电系统 - Google Patents

主从充电控制方法及相关再生能源最大功率追踪供电系统 Download PDF

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CN120021126A
CN120021126A CN202311535845.6A CN202311535845A CN120021126A CN 120021126 A CN120021126 A CN 120021126A CN 202311535845 A CN202311535845 A CN 202311535845A CN 120021126 A CN120021126 A CN 120021126A
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CN
China
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charging devices
current
power
charging device
charging
Prior art date
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Pending
Application number
CN202311535845.6A
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English (en)
Inventor
张益华
黄俊嘉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Inc
Original Assignee
Delta Electronics Inc
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Publication date
Application filed by Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66Regulating electric power
    • G05F1/67Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • H02J7/90

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Abstract

一种主从充电控制方法及相关再生能源最大功率追踪供电系统,所述控制方法适用于包含多个充电装置的再生能源供电系统。多个充电装置的多个输入端及多个输出端互相并联,该多个充电装置包含主充电装置。该控制方法包含以下步骤:计算当前系统总功率;依据当前系统总功率计算多个MPPT参数,并传送到该多个充电装置;分别依据该多个当前功率,计算多个目标功率;分别依据该多个MPPT参数及该多个目标功率,计算多个控制命令;以及分别依据该多个控制命令,控制多个输出电流与多个输出电压。

Description

主从充电控制方法及相关再生能源最大功率追踪供电系统
技术领域
本揭示涉及一种充电控制方法及其再生能源最大功率追踪供电系统,特别是用于多个充电装置并联的一种主从充电控制方法及其再生能源最大功率供电系统。
背景技术
再生能源供电系统包含再生能源发电机组与充电装置,其中再生能源发电机组可以是太阳能面板或风力发电机。一般而言,发电机组产生的直流电源可经由直流转换器转换为符合要求的直流电源后,传送到近端负载或远端电网,而一部分的电源可存储于本地电池。
最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)是常用在太阳能面板或风力发电机的技术,其目的是在各种情形下都可以得到最大的功率输出。传统上,一个充电装置通常仅对一个发电机组进行MPPT。考量人员安全与产品可靠度,充电装置的前端会设置保护装置,例如阻抗检测器(Impedance Detector,IMD)、主要电路断路器(MainCircuit Breaker,MCB)、突波保护装置(Surge Protection Device,SPD)等。在此架构下,当再生能源供电系统使用的充电装置的数量越多,所需的元件数越多,成本也越高。此外,为了适应不同的发电功率瓦数,需要开发多种不同功率的充电装置,如此不利于工程开发与维护。
有鉴于环保意识抬头,再生能源的供电需求也随之提高,如何提供一种充电控制方法及其再生能源供电系统,能够不过度增加成本并且有利于开发与维护,实为本领域的重要课题。
发明内容
为了解决上述问题,本揭示提出一种控制方法,适用于包含多个充电装置的再生能源供电系统,其中多个充电装置的多个输入端及多个输出端互相并联,多个充电装置包含主充电装置,其中控制方法包含以下步骤S31至S35。S31:通过多个充电装置,收集多个当前功率,以计算当前系统总功率。S32:通过主充电装置,收集当前系统总功率,进行最大功率追踪(MPPT),以计算多个MPPT参数,并传送到多个充电装置。S33:通过多个充电装置,分别依据多个当前功率,均分计算多个目标功率。S34:通过多个充电装置,分别依据多个MPPT参数及多个目标功率,计算多个控制命令。S35:通过多个充电装置,分别依据多个控制命令,控制多个输出电流与多个输出电压。
本揭示并提出一种再生能源供电系统,包含再生能源发电机组以及多个充电装置。再生能源发电机组经配置来产生输入电压及输入电流。多个充电装置的多个输入端及多个输出端互相并联,且多个充电装置中的每一者包含控制电路,控制电路电连接多个充电装置的多个输入端及多个输出端,经配置来执行如上所述的控制方法。
本揭示的主从充电控制方法及其再生能源供电系统具备了以下优势:(1)将多个充电装置互相并联,可适应不同的发电功率瓦数,无须另外开发不同功率瓦数的充电装置,可增加系统规划弹性;(2)采用单一保护装置的集中式保护,可节省系统成本;(3)多个充电装置采用主从式控制方法,同时兼具MPPT、输入与输出功率调节的能力;以及(4)依据充电装置的额定功率来分配输出功率占比,可增加系统规划弹性。
应该理解的是,前述的一般性描述和下列具体说明仅仅是示例性和解释性的,并旨在提供所要求的本揭示的进一步说明。
附图说明
为让本揭示的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂,附图的说明如下:
图1是依据本发明实施例的再生能源供电系统的示意图;
图2是依据本发明实施例的充电装置的示意图;
图3是依据本发明实施例的控制方法的流程图;
图4是依据本发明实施例的控制方法的操作时序图;以及
图5是依据本发明实施例的主控制电路与从属控制电路并联的功能方块示意图。
附图标号说明
10:再生能源供电系统
CG1~CGj,CGi:充电装置
13:再生能源发电机组
15:保护装置
90:负载
80:电池
VIN:总输入电压
IIN:总输入电流
VIN1~VINj,VINi:输入电压
IIN1~IINj,IINi:输入电流
VOUT:母线电压
IOUT:母线电流
V1~Vj,Vi:输出电压
I1~Ij,Ii:输出电流
VM1~VMj,VMi:中继电压
IM1~IMj,IMi:中继电流
231~23j,23i:控制电路
21:第一转换电路
22:第二转换电路
C1i,C11~C1j:第一控制信号C2i,C21~C2j:第二控制信号30:控制方法
S31,S32,S33,S34,S35:步骤231:主控制电路
232~23j:从属控制电路
50:MPPT单元
DIR:方向参数
SLP:斜率参数
ΔXsys_step:扰动振幅
M1:乘法器
P1~Pj:当前功率
51:第一运算单元
52:第二运算单元
53,54,55,56,57:PI控制器
58,59:暂存器
ΔXconst_step:固定振幅
ΔX1~ΔXj:扰动分量
Vstable:输入稳压命令
S1,S2,S3,S4,S5:减法器
Y1_prev~Yj_prev:先前控制命令
Y1~Yj:控制命令
Pj_rated:额定功率
具体实施方式
请参照图1,图1是依据本发明实施例的再生能源供电系统10的示意图。再生能源供电系统10电连接负载90,经配置以提供电能到负载90。于一实施例中,再生能源供电系统10电连接电池80,经配置以提供电能到电池80。于一实施例中,负载90是直流通讯电源设备。
在结构上,再生能源供电系统10包含再生能源发电机组13、保护装置15以及多个充电装置CG1~CGj,其中j是大于1的正整数。再生能源发电机组13经配置以产生总输入电压VIN及总输入电流IIN。保护装置15电连接于再生能源发电机组13与多个充电装置CG1~CGj之间,经配置以传递总输入电压VIN及总输入电流IIN,并保护多个充电装置CG1~CGj免于过电流、过载及短路的损害。多个充电装置CG1~CGj的输入端与输出端互相并联,经配置以将多个输入电压VIN1~VINj及多个输入电流IIN1~IINj分别转换为输出电压V1~Vj及输出电流I1~Ij,其中输出电压V1~Vj的总和为母线电压VOUT且输出电流I1~Ij的总和为母线电流IOUT。总输入电压VIN近似于多个充电装置CG1~CGj的多个输入电压VIN1~VINj的每一者,且总输入电流IIN等于多个充电装置CG1~CGj的多个输入电流IIN1~IINj的总和。
于本实施例中,多个充电装置CG1~CGj中的其中一者为主充电装置,而其余充电装置为从属充电装置。举例而言,充电装置CG1为主充电装置,而充电装置CG2~CGj为从属充电装置,但不限于此。
请参阅图2,图2是依据本发明实施例的充电装置CGi的示意图。充电装置CGi用以代表图1的充电装置CG1~CGj中的一者,其中i是正整数且1≦i≦j。
在结构上,充电装置CGi包含第一转换电路21、中继电容、第二转换电路22以及控制电路23i。第一转换电路21电连接图1的保护装置15、第二转换电路22及控制电路23i,经配置来依据第一控制信号C1i,将输入电压VINi及输入电流IINi转换为中继电压VMi及中继电流IMi。中继电容的一端电连接于第一转换电路21与第二转换电路22之间,中继电容的另一端电连接接地端,中继电容经配置以存储中继电压VMi及中继电流IMi的电能。第二转换电路22电连接中继电容、控制电路23i及图1的负载90及电池80,经配置来依据第二控制信号C2i,将中继电压VMi及中继电流IMi转换为输出电压Vi及输出电流Ii。控制电路23i电连接第一转换电路21的输入端、第二转换电路22的输出端及负载90的输入端,经配置来依据输入电压VINi、输入电流IINi、母线电压VOUT及母线电流IOUT,产生第一控制信号C1i到第一转换电路21以及产生第二控制信号C2i到第二转换电路22。本实施例的充电装置CGi采用两级转换器,可同时达到充电装置CGi的输入端与输出端的调节。
请参照图3,图3是依据本发明实施例的控制方法30的流程图。控制方法30适用于图1的再生能源供电系统10,控制方法30可编译为程式码,经配置来指示多个充电装置CG1~CGj执行控制方法30包含的步骤S31至S34。
步骤S31:通过全部的充电装置,收集多个当前功率,以计算当前系统总功率。
步骤S32:通过主充电装置,依据当前系统总功率,进行最大功率追踪,以计算多个MPPT参数,并传送到全部的充电装置。
步骤S33:通过全部的充电装置,分别依据多个当前功率,计算目标功率。
步骤S34:通过全部的充电装置,分别依据多个MPPT参数、目标功率,计算扰动分量及控制命令。
步骤S35:过全部的充电装置,分别依据控制命令,控制输出电流与输出电压。回到步骤S31。
于部分实施例中,图2的控制电路23i可以包含特殊应用积体电路(ASIC)、微控制电路(MCU)、伺服器或其他具有资料存取、资料计算、资料存储、资料传送与接收、或类似功能的运算电路或元件,并可用以执行控制方法30。
请同时参照图3及图4,图4是依据本发明实施例用的控制方法30的操作时序图。于本实施中,假设充电装置CG1是主充电装置,其余的充电装置CG2~CGj是从属充电装置。
于步骤S31,主充电装置CG1收集再生能源供电系统10中全部的充电装置CG1~CGj的多个当前功率P1~Pj,以计算总当前功率。
于步骤S32,主充电装置CG1依据当前系统总功率,进行最大功率追踪,以计算多个MPPT参数,并传送到全部的充电装置。
于步骤S33,全部的充电装置CG1~CGj分别依据多个当前功率P1~Pj,计算目标功率P1_target~Pj_target。于第一实施例中,假设多个充电装置CG1~CGj的额定功率(或最大操作功率)相同,那么全部的充电装置CG1~CGj依据以下算式(1)计算目标功率。
算式(1)
于算式(1)中,Pi_target为第i个充电装置CGi的目标功率,Pi=VINi╳IINi为第i个充电装置CGi的当前功率,VINi为第i个充电装置CGi的输入电压,IINi为第i个充电装置CGi的输入电流,j为充电装置的数量,i、j是正整数且1≦i≦j。依据算式(1)可知,在额定功率相同的前提下,多个充电装置CG1~CGj的目标功率P1_target~Pj_target是当前系统总功率的平均值。
举例而言,假设只有两台充电装置,主充电装置CG1的当前功率为200W(瓦),从属充电装置CG2的当前功率为100W,且充电装置CG1和CG2的额定功率均为200W。于此情况下,充电装置CG1和CG2的目标功率为(200+100)/2=150W,以平均分配每个充电装置的输出功率。
于第二实施例中,假设多个充电装置CG1~CGj的额定功率(或最大操作功率)不尽相同,那么全部的充电装置CG1~CGj依据以下算式(2)计算目标功率。
算式(2)
于算式(2)中,Pi_target为第i个充电装置CGi的目标功率,Pi为第i个充电装置CGi的当前功率,Pi_rated为第i个充电装置CGi的额定功率,j为充电装置的数量。依据述算式(2)可知,主充电装置CG1计算每一个充电装置的额定功率在总额定功率中的比例,并且按比例来乘以总当前功率,以计算每一个充电装置的目标功率。
举例而言,假设只有两台充电装置,主充电装置CG1的当前功率为50W,从属充电装置CG2的当前功率为100W,那么总当前功率为50+100=150W。假设主充电装置CG1的额定功率为200W,而从属充电装置CG2的额定功率为100W,那么主充电装置CG1的额定功率比例为而充电装置110B的额定功率比例为依据算式(2)可计算出主充电装置CG1的目标功率P1_target为而从属充电装置CG2的目标功率P2_target为以按照额定功率的比例来分配每个充电装置的输出功率。
于步骤S34,全部的充电装置CG1~CGj,依据多个MPPT参数及目标功率,计算扰动分量及控制命令。于一实施例中,多个MPPT参数包含MPPT的扰动方向参数DIR、斜率参数SLP及扰动振幅ΔXsys_step。扰动振幅ΔXsys_step为每一MPPT调节周期的系统步长(systemstep size),并由主充电装置所设置或分配。于另一实施例中,扰动振幅ΔXsys_step事先预设在每一个充电装置内建的记忆体。
全部的充电装置CG1~CGj依据以下算式(3)计算扰动分量。
算式(3)
于算式(3)中,ΔXi是第i个充电装置CGi的扰动分量,Pi_base是第i个充电装置CGi的基础功率;若每一个充电装置的额定功率相同,那么基础功率Pi_base是当前系统总功率的平均值;若每一个充电装置的额定功率不尽相同,那么基础功率Pi_base是额定功率Pi_rated。
接着,步骤S34还包含:全部的充电装置CG1~CGj依据扰动分量、多个MPPT参数及先前控制命令Yi_prev,计算控制命令Yi。具体而言,全部的充电装置CG1~CGj依据以下算式(4)计算控制命令Yi。
算式(4)Yi=(ΔXi+ΔXconst_step)×DIR×SLP+Yi_prev。
于算式(4)中,Yi是第i个充电装置CGi的控制命令,ΔXi是第i个充电装置CGi的扰动分量,ΔXconst_step是固定振幅,DIR是方向参数,SLP是斜率参数,且Yi_prev是第i个充电装置CGi在先前MPPT周期的先前控制命令。
于一实施例中,当再生能源供电系统10是采用扰动观察法来找到最大功率点(MPP)输出时,扰动分量ΔXi、扰动振幅ΔXsys_step、固定振幅ΔXconst_step、控制命令Yi和先前控制命令Yi_prev皆为电压信号。
于一实施例中,进行最大功率追踪时,若方向参数DIR为1,那么充电装置CGi增加控制命令Yi;若MPPT调节方向参数DIR为-1,那么充电装置CGi减少控制命令Yi。若主充电装置CG1判断在下一个MPPT周期需增加功率,那么斜率参数SLP为1;若主充电装置CG1判断在下一个MPPT周期需降低功率,那么斜率参数SLP为-1。此外,目前有各种MPPT控制方法被提出,例如扰动观察法、增量电导法、电流扫描法等。本实施例以扰动观察法为例,充电装置的控制电路会于每次MPPT调节周期小幅地增加或减少电压,并且量测充电装置的当前功率。若当前功率增加,控制电路继续依相同方向调节电压,直到当前功率不增加为止。
最后,于步骤S35,全部的充电装置CG1~CGj,分别依据控制命令Y1~Yj,控制输出电流I1~Ij与输出电压V1~Vj。详细来说,步骤S35还包含:全部的充电装置CG1~CGj分别依据控制命令Y1~Yj、输入电压VIN1~VINj及输入电流IIN1~IINj,产生第一控制信号C11~C1j,以进行输入端的功率调节;以及依据输入稳压命令Vstable、中继电压VM1~VMj、输出电流I1~Ij及输出电压V1~Vj,产生第二控制信号C21~C2j,以进行输出端的功率调节。
于一实施例中,步骤S32还包含:主充电装置CG1传送同步时序到全部的充电装置CG1~CGj,因此在步骤S35中,全部的充电装置CG1~CGj在同步时序下,分别控制多个输出电流I1~Ij及多个输出电压V1~Vj,以同步调节功率。
如此一来,控制方法30可适用于多个充电装置CG1~CGj互相并联的再生能源供电系统10,无须另外开发不同功率瓦数的充电装置,可增加系统规划弹性。并且,多个充电装置CG1~CGj同时兼具MPPT、输入端与输出端功率调节的能力。
请参阅图5,图5是依据本发明实施例的主控制电路与从属控制电路并联的功能方块示意图。于本实施例中,假设控制电路231为主充电装置CG1中的主控制电路,而控制电路232~23j为从属充电装置CG2~CGj中的从属控制电路,但不限于此。
在结构上,主控制电路231包含MPPT单元50、功率检测器501、第一运算单元51、第二运算单元52、PI(proportional–integral)控制电路53~57、暂存器58~59、乘法器M1以及减法器S1~S5。MPPT单元50电连接多个充电装置CG1~CGj,经配置来向全部的充电装置CG1~CGj收集多个当前功率P1~Pj,据以产生方向参数DIR、斜率参数SLP及扰动振幅ΔXsys_step。然后,MPPT单元50将方向参数DIR、斜率参数SLP及扰动振幅ΔXsys_step传送到全部的第一运算单元51。此外,MPPT单元50传送同步时序到全部的第一运算单元51,以同步进行功率调节。于一实施例中,只有主控制电路231设置MPPT单元50。于另一实施例中,全部的控制电路231~23j皆包含MPPT单元,但是仅有主控制电路231的MPPT单元50被致能,其余的从属控制电路232~23j的MPPT单元50被禁能;在此情况下,当主控制电路231故障时,致能一个从属控制电路的MPPT单元50即可作为替代的主控制电路。
全部的控制电路231~23j都采用相同的电路结构来实现功率调节。以主控制电路231为例,功率检测器501电连接多个充电装置CG1~CGj的输入端,经配置来检测当前的输入电压VIN1及输入电流IIN1。乘法器M1经配置来相乘输入电压VIN1和输入电流IIN1,以计算当前功率P1。第一运算单元51电连接乘法器M1,经配置来向全部的第一运算单元51收集多个当前功率P1~Pj及多个额定功率P1_rated~Pj_rated。于部分实施例中,MPPT单元50和第一运算单元51通过数位信号或类比信号来传输多个MPPT参数、多个当前功率P1~Pj、多个额定功率P1_rated~Pj_rated等资讯到其他充电装置。
若全部的充电装置CG1~CGj的额定功率皆相同,那么第一运算单元51经配置来依据算式(1),计算目标功率P1_target。若充电装置CG1~CGj的额定功率不尽相同,那么第一运算单元51经配置来依据算式(2),计算目标功率P1_target。接着,第一运算单元51经配置来依据当前功率P1、目标功率P1_target、方向参数DIR、斜率参数SLP、扰动振幅ΔXsys_step及算式(3),计算扰动分量ΔX1。
暂存器58经配置来存储固定振幅ΔXconst_step。第二运算单元52电连接第一运算单元51及暂存器58,经配置来依据扰动分量ΔX1、固定振幅ΔXconst_step、先前控制命令Y1_prev、方向参数DIR、斜率参数SLP及算式(4)计算控制命令Y1后,反馈控制命令Y1到自身以存储为先前控制命令Y1_prev。减法器S1电连接充电装置CG1的输入端,经配置来将输入电压VIN1减去控制命令Y1,以产生第一电压补偿。PI控制器53电连接减法器S2,经配置来将第一电压补偿转换为第一电流值。减法器S2电连接充电装置CG1的输入端,经配置来将第一电流值减去输入电流IIN1,以产生第一电流补偿。PI控制器54电连接减法器S2,经配置来将第一电流补偿转换为第一控制信号C11,并输入到第一转换电路21。
暂存器59经配置来存储输入稳压命令Vstable。减法器S3电连接暂存器59、第一转换电路21的输出端及中继电容,经配置来将输入稳压命令Vstable减去中继电压VM1来产生稳压补偿。PI控制器55电连接减法器S3,经配置来将稳压补偿转换为第二电流值。减法器S4电连接PI控制器55,经配置来将第二电流值减去输出电流I1,以产生第二电流补偿。PI控制器56电连接减法器S4,经配置来将该第二电流补偿转换为第一电压值。减法器S5电连接PI控制器56,经配置来将第一电压值减去输出电压V1,以产生第二电压补偿。PI控制器57电连接减法器S5,经配置来将第二电压补偿转换为第二控制信号C21。
因此,通过图5的控制电路并联的电路架构,可执行图3的控制方法30。
综上所述,本揭示实施例的主从充电控制方法及其再生能源供电系统具备了以下优势:(1)将多个充电装置互相并联,可适应不同的发电功率瓦数,无须另外开发不同功率瓦数的充电装置,可增加系统规划弹性;(2)采用单一保护装置的集中式保护,可节省系统成本;(3)多个充电装置采用主从式控制方法,同时兼具MPPT、输入与输出功率调节的能力;及(4)依据充电装置的额定功率来分配输出功率占比,可增加系统规划弹性。
虽然本揭示的特定实施例已经揭示有关上述实施例,各种替代及改良可通过相关领域中的一般技术人员在本揭示中执行而没有从本揭示的原理及精神背离。因此,本揭示的保护范围由所附权利要求范围确定。

Claims (19)

1.一种控制方法,适用于包含多个充电装置的再生能源供电系统,其中所述多个充电装置的多个输入端及多个输出端互相并联,所述多个充电装置包含主充电装置,其中所述控制方法包含:
步骤S31:通过所述多个充电装置,收集多个当前功率,以计算当前系统总功率;
步骤S32:通过所述主充电装置,依据所述当前系统总功率,进行最大功率追踪(MPPT),以计算多个MPPT参数,并传送到所述多个充电装置;
步骤S33:通过所述多个充电装置,分别依据所述多个当前功率,计算多个目标功率;
步骤S34:通过所述多个充电装置,分别依据所述多个MPPT参数及所述多个目标功率,计算多个控制命令;以及
步骤S35:通过所述多个充电装置,分别依据多个控制命令,控制多个输出电流与多个输出电压。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其中若所述多个充电装置的多个额定功率相同,那么所述步骤S33包含:
通过所述多个充电装置依据以下算式(1)计算所述多个目标功率:
(1)
其中Pi_target为第i个充电装置的目标功率,Pi=VINi╳IINi为所述第i个充电装置的当前功率,VINi为所述第i个充电装置CGi的输入电压,IINi为所述第i个充电装置CGi的输入电流,j为所述多个充电装置的数量,i、j是正整数且1≦i≦j。
3.根据权利要求1所述的控制方法,其中若所述多个充电装置的多个额定功率不尽相同,那么所述步骤S33包含:
通过所述多个充电装置依据以下算式(2)计算所述多个目标功率:
(2)
其中Pi_target为第i个充电装置的目标功率,Pi为第i个充电装置的当前功率,Pi_rated为第i个充电装置的额定功率,j为所述多个充电装置的数量,i、j是正整数且1≦i≦j。
4.根据权利要求2或3所述的控制方法,其中所述步骤S34包含:
通过所述多个充电装置依据以下算式(3)计算多个扰动分量:
(3)
其中ΔXi是第i个充电装置的扰动分量,Pi_base是第i个充电装置的基础功率,ΔXsys_step为扰动振幅;
其中若所述多个充电装置的多个额定功率相同,那么所述基础功率是所述当前系统总功率的平均值;若所述多个充电装置的所述多个额定功率不尽相同,那么所述基础功率是额定功率。
5.根据权利要求4所述的控制方法,其中多个MPPT参数包含扰动方向、斜率参数及所述扰动振幅,且所述扰动振幅为每一MPPT调节周期的系统步长。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其中所述步骤S34包含:
通过所述多个充电装置,分别依据所述多个扰动分量、所述多个MPPT参数及多个先前控制命令,计算多个控制命令:
(4)Yi=(ΔXi+ΔXconst_step)×DIR×SLP+Yi_prev
其中Yi是第i个充电装置的控制命令,ΔXi是第i个充电装置的扰动分量,ΔXconst_step是固定振幅,DIR是扰动方向MPPT参数,SLP是所述斜率MPPT参数,且Yi_prev是第i个充电装置在先前MPPT周期的先前控制命令。
7.根据权利要求1所述的控制方法,其中所述步骤S35还包含:
通过所述多个充电装置,分别依据控制所述多个命令、所述多个输入电压及所述多个输入电流,产生多个第一控制信号,以进行输入端的功率调节;以及
通过所述多个充电装置,分别依据输入稳压命令、多个中继电压、多个输出电流及多个输出电压,产生多个第二控制信号,以进行所述多个输出端的功率调节。
8.根据权利要求1所述的控制方法,其中所述步骤S32还包含:
通过所述主充电装置传送同步时序到所述多个充电装置;以及
所述多个充电装置在所述同步时序下,分别控制所述多个输出电流及所述多个输出电压,以同步进行所述多个输出端的调节功率。
9.一种再生能源供电系统,包含:
再生能源发电机组,经配置来产生总输入电压及总输入电流;以及
多个充电装置,其中所述多个充电装置的多个输入端及多个输出端互相并联,且所述多个充电装置中的每一者包含:
控制电路,电连接所述多个充电装置的所述多个输入端及所述多个输出端,经配置来执行根据权利要求1所述的控制方法。
10.根据权利要求9所述的再生能源供电系统,其中所述控制电路包含:
功率检测器,电连接所述多个充电装置的所述多个输入端,经配置来检测输入电压及输入电流;
乘法器,经配置来相乘所述输入电压和所述输入电流,以计算当前功率;
第一运算单元,电连接所述乘法器及所述多个充电装置的多个第一运算单元,经配置来收集多个当前功率及多个额定功率,并依据所述多个当前功率及所述多个额定功率,计算目标功率;
其中所述总输入电压近似于所述多个充电装置的多个输入电压的每一者,且所述总输入电流等于所述多个充电装置的多个输入电流的总和。
11.根据权利要求10所述的再生能源供电系统,其中若所述多个充电装置的多个额定功率皆相同,那么所述第一运算单元经配置来依据以下算式(1)计算所述目标功率:
(1)
其中Pi_target为第i个充电装置的目标功率,Pi=VINi╳IINi为第i个充电装置的当前功率,VINi为所述第i个充电装置CGi的输入电压,IINi为所述第i个充电装置CGi的输入电流,j为所述多个充电装置的数量,i、j是正整数且1≦i≦j。
12.根据权利要求10所述的再生能源供电系统,其中若所述多个充电装置的多个额定功率不尽相同,那么所述第一运算单元经配置来依据以下算式(2)计算所述目标功率:
(2)
其中Pi_target为第i个充电装置的目标功率,Pi为第i个充电装置的当前功率,Pi_rated为第i个充电装置的一额定功率,j为所述多个充电装置的数量,i、j是正整数且1≦i≦j。
13.根据权利要求11或12所述的再生能源供电系统,其中所述第一运算单元经配置来依据所述当前功率、所述目标功率、扰动振幅及算式(3),计算扰动分量:
(3)
其中ΔXi是第i个充电装置的扰动分量,Pi_base是第i个充电装置的基础功率,ΔXsys_step为所述扰动振幅;
其中若所述多个充电装置的多个额定功率相同,那么所述基础功率是所述当前系统总功率的平均值;若所述多个充电装置的所述多个额定功率不尽相同,那么所述基础功率是所述多个额定功率。
14.根据权利要求13所述的再生能源供电系统,其中所述控制电路包含:
第一暂存器,经配置来存储固定振幅;以及
第二运算单元,电连接所述第一运算单元及所述第一暂存器,经配置来依据所述扰动分量、所述固定振幅、方向参数、斜率参数、先前控制命令及以下算式(4)计算一控制命令:
(4)Yi=(ΔXi+ΔXconst_step)×DIR×SLP+Yi_prev
其中Yi是第i个充电装置的控制命令,ΔXi是第i个充电装置的所述扰动分量,ΔXconst_step是所述固定振幅,DIR是所述方向参数,SLP是所述斜率参数,且Yi_prev是第i个充电装置在先前MPPT周期的先前控制命令。
15.根据权利要求14所述的再生能源供电系统,其中所述多个充电装置包含主充电装置,且所述控制电路为主控制电路,包含:
MPPT单元,电连接所述多个充电装置,经配置来依据所述多个当前功率,产生多个MPPT参数;
其中所述多个MPPT参数包含所述方向参数、所述斜率参数及所述扰动振幅,且所述扰动振幅为每一MPPT调节周期的系统步长。
16.根据权利要求15所述的再生能源供电系统,其中所述多个充电装置的多个控制电路中的每一者皆包含所述MPPT单元,仅有所述主控制电路的所述MPPT单元被致能,其余的MPPT单元被禁能。
17.根据权利要求14所述的再生能源供电系统,其中所述控制电路包含:
第一减法器,电连接所述多个充电装置的所述输入端,经配置来将所述输入电压减去所述控制命令,以产生第一电压补偿;
第一PI控制器,电连接所述减法器,经配置来将所述第一电压补偿转换为第一电流值;
第二减法器,电连接所述多个充电装置的所述输入端,经配置来将所述第一电流值减去所述输入电流,以产生第一电流补偿;
第二PI控制器,电连接所述第二减法器S2,经配置来将所述第一电流补偿转换为第一控制信号。
18.根据权利要求17所述的再生能源供电系统,其中所述控制电路包含:
第二暂存器,经配置来存储输入稳压命令;
第三减法器,电连接所述第二暂存器,经配置来将所述输入稳压命令减去一中继电压,以产生稳压补偿;
第三PI控制器,电连接所述第三减法器,经配置来将所述稳压补偿转换为第二电流值;
第四减法器,电连接所述第三PI控制器,经配置来将所述第二电流值减去输出电流,以产生第二电流补偿;
第四PI控制器,电连接所述第四减法器,经配置来将所述第二电流补偿转换为第一电压值;
第五减法器,电连接所述第四PI控制器,经配置来将所述第一电压值减去输出电压,以产生第二电压补偿;以及
第五PI控制器,电连接所述第五减法器,经配置来将所述第二电压补偿转换为第二控制信号。
19.根据权利要求18所述的再生能源供电系统,其中所述多个充电装置中的每一者还包含:
第一转换电路,电连接所述再生能源发电机组,经配置来依据所述第一控制信号,将所述输入电压及所述输入电流转换为所述中继电压及中继电流;
第二转换电路,电连接所述第一转换电路,经配置来依据所述第二控制信号,将所述中继电压及所述中继电流转换为输出电压及输出电流;以及
中继电容,所述中继电容的一端电连接于所述第一转换电路与所述第二转换电路之间,所述中继电容的另一端电连接接地端,所述中继电容经配置以存储所述中继电压及所述中继电流的电能。
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