一种混合供电系统的控制装置、方法和光伏空调与流程

本发明属于光伏空调，具体涉及一种混合供电系统的控制装置、光伏空调及其混合供电系统的控制方法，尤其涉及一种光伏空调用三路混合供电电路的控制装置、具有该三路混合供电电路的控制装置的光伏空调(如离网用光伏空调)、以及该光伏空调的三路混合供电电路的控制方法。

背景技术：

1、随着能源短缺与生产生活对能源需求增多的矛盾的日益突出，新能源的开发与应用逐渐受到世界各国的重视。在碳中和的大背景下，清洁环保的光伏发电及其应用成为我国的比较热门的研究领域之一，光伏相关领域的市场前景较为广阔。

2、光伏用电设备(如光伏空调)普遍采用的都是市电、光伏混合供电模式，搭配储能组件(如蓄电池)，形成的一套供电系统。在以往的搭配中，各个供电板块均是独立的电路系统，但是在只某一供电板块运作时，其余供电板块均处于闲暇状态，电路利用率不高。

3、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种混合供电系统的控制装置、光伏空调及其混合供电系统的控制方法，以解决针对由市电、光伏组件和储能组件(如蓄电池)三路混合供电的光伏用电设备(如光伏空调)，在仅某一供电板块运作时其余供电板块均处于闲暇状态，存在电路利用率不高的问题，达到通过使市电、光伏组件和蓄电池的三路升压单元进行串并联设置来调整混合供电系统的不同供电情况，能够提高混合供电系统的电路利用率和功率因数的效果。

2、本发明提供一种混合供电系统的控制装置，所述混合供电系统的外部输入源，包括：光伏组件、储能组件和市电；所述混合供电系统，包括：开关组件、降压单元、第一升压单元、第二升压单元、第三升压单元、整流单元、母线电容单元和逆变单元；所述储能组件的输出端，经所述降压单元和所述第三升压单元后，与所述母线电容单元相连；所述光伏组件的输出端，经所述第二升压单元后，与所述母线电容单元相连，还与所述第三升压单元的输入端相连；所述市电的输出端，经所述整流单元、所述第一升压单元、所述母线电容单元和所述逆变单元后，连接至光伏用电设备中负载的供电端；所述开关组件，分别与所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元、所述第三升压单元、所述整流单元和所述母线电容单元相连；所述混合供电系统的控制装置，包括：获取单元和控制单元；其中，所述控制单元，用于在所述光伏用电设备上电的情况下，控制所述开关组件，使所述混合供电系统的供电状态为仅所述市电供电的状态；所述获取单元，用于在所述光伏用电设备启动后运行的情况下，获取所述光伏组件的光伏电压；获取所述储能组件的储能电压；获取所述储能组件的剩余电量；并获取所述母线电容单元的直流母线电压；所述控制单元，还用于结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件、所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节。

3、在一些实施方式中，所述开关组件，包括：第一开关；所述开关组件，还包括以下至少之一：第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关；其中，所述第一开关，设置在所述市电的输出端与所述整理单元的输入端之间；所述第二开关，设置在所述光伏组件的输出端与所述第二升压单元的输入端之间；所述第三开关，设置在所述第二升压单元的输出端与所述第一升压单元的输入端之间；所述第四开关，设置在所述储能组件的输出端与所述降压单元的输入端之间；所述第五开关，设置在所述第二升压单元的输出端与所述母线电容单元的正极之间；所述第六开关，设置在所述第三升压单元的输入端与所述第二升压单元的输入端之间；所述第七开关，设置在所述第二升压单元的输入端与所述第一升压单元的输入端之间；所述控制单元，结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件、所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节，包括：结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件中相应开关的启闭，并结合控制所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，以使所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述升压单元联合供电，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节。

4、与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种光伏空调，包括：以上所述的混合供电系统的控制装置。

5、与上述光伏空调相匹配，本发明再一方面提供一种光伏空调的混合供电系统的控制方法，包括：在所述光伏空调上电的情况下，控制所述开关组件，使所述混合供电系统的供电状态为仅所述市电供电的状态；在所述光伏空调启动后运行的情况下，获取所述光伏组件的光伏电压；获取所述储能组件的储能电压；获取所述储能组件的剩余电量；并获取所述母线电容单元的直流母线电压；结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件、所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节。

6、在一些实施方式中，其中，控制所述开关组件，使所述混合供电系统的供电状态为仅所述市电供电的状态，包括：控制所述第一开关闭合，控制所述开关组件中除所述第一开关之外的其余开关均断开，并控制所述第一升压单元中开关管的脉冲宽度调制(pulsewidth modulation，pwm)波使所述市电经整流后的电压经一级升压后升至所述母线电容单元的直流母线电压，以控制所述混合供电系统的供电状态为仅所述市电供电的状态即预设的第一状态；和/或，结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件、所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节，包括：在所述开关组件包括第一开关，且所述开关组件还包括第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关中的至少之一的情况下，结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件中相应开关的启闭，并结合控制所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，以使所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述升压单元联合供电，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节。

7、在一些实施方式中，所述混合供电系统的供电状态，包括预设的第一状态；所述混合供电系统的供电状态，还包括以下至少之一：预设的第二状态、预设的第三状态、预设的第四状态、预设的第五状态、预设的第六状态和预设的第七状态；其中，预设的第一状态，是仅所述市电供电的状态；预设的第二状态，是仅所述光伏组件供电的状态；预设的第三状态，是在仅所述光伏组件供电的状态下对所述储能组件进行充电的状态；预设的第四状态，是仅所述光伏组件的光伏电压经所述第一升压单元和所述第二升压单元进行两级升压后供电的状态；预设的第五状态，是所述光伏组件与所述市电混合供电的状态；预设的第六状态，是仅所述储能组件供电的状态；预设的第七状态，是所述储能组件与所述市电混合供电的状态。

8、在一些实施方式中，所述降压单元，包括：降压式变换电路(buck电路)；所述第一升压单元和所述第二升压单元中的每个升压单元，包括：功率因数校正(power factorcorrection，pfc)升压式(boost)变换电路，即pfc boost升压电路；在所述混合供电系统的供电状态包括预设的第一状态、预设的第二状态和预设的第三状态的情况下，结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件中相应开关的启闭，并结合控制所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，以使所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述升压单元联合供电，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节，包括：确定所述光伏组件的光伏电压是否大于第一设定电压阈值；若确定所述光伏组件的光伏电压大于第一设定电压阈值，则确定所述光伏组件的光伏电压是否大于第二设定电压阈值；第二设定电压阈值大于第一设定电压阈值；若确定所述光伏组件的光伏电压大于第二设定电压阈值，则控制所述第二开关和所述第五开关均闭合，控制所述开关组件中除所述第二开关和所述第五开关之外的其余开关均断开，并控制所述第二升压单元中开关管的pwm波使所述光伏组件的光伏电压升至所述母线电容单元的直流母线电压，以调节所述混合供电系统的供电状态为仅所述光伏组件供电的状态即预设的第二状态；在调节所述混合供电系统的供电状态为预设的第二状态之后，根据所述储能组件的储能电压，确定所述储能组件是否需要充电；若确定所述储能组件需要充电，则在仅所述光伏组件供电的状态下，控制所述第四开关和所述第六开关闭合，控制所述开关组件中除所述第二开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关之外的其余开关均断开，并控制所述降压单元中的开关管以对所述储能组件进行充电，以调节所述混合供电系统的供电状态为在仅所述光伏组件供电的状态下对所述储能组件进行充电的状态即预设的第三状态。

9、在一些实施方式中，所述第一升压单元和所述第二升压单元中的每个升压单元，包括：pfc boost升压电路；在所述混合供电系统的供电状态包括预设的第一状态、预设的第四状态和预设的第五状态的情况下，结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件中相应开关的启闭，并结合控制所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，以使所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述升压单元联合供电，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节，还包括：确定所述光伏组件的光伏电压是否大于第一设定电压阈值；若确定所述光伏组件的光伏电压大于第一设定电压阈值，则确定所述光伏组件的光伏电压是否大于第二设定电压阈值；第二设定电压阈值大于第一设定电压阈值；若确定所述光伏组件的光伏电压小于或等于第二设定电压阈值，则确定所述光伏组件的光伏电压能否在两级升压后达到所述母线电容单元的直流母线电压；若确定所述光伏组件的光伏电压能在两级升压后达到所述母线电容单元的直流母线电压，则控制所述第二开关和所述第三开关均闭合，控制所述开关组件中除所述第二开关和所述第三开关之外的其余开关均断开，并控制所述第一升压单元中开关管的pwm波和所述第二升压单元中开关管的pwm波以使所述光伏组件的光伏电压经两级升压后升至所述母线电容单元的直流母线电压，以调节所述混合供电系统的供电状态为仅所述光伏组件的光伏电压经所述第一升压单元和所述第二升压单元进行两级升压后供电的状态即预设的第四状态；若确定所述光伏组件的光伏电压不能在两级升压后达到所述母线电容单元的直流母线电压，则控制所述第二开关和所述第五开关均闭合，控制所述开关组件中除所述第一开关、所述第二开关和所述第五开关之外的其余开关均断开，以及，控制所述第一升压单元中开关管的pwm波使所述市电经整流后的电压经一级升压后升至所述母线电容单元的直流母线电压、并控制所述第二升压单元中开关管的pwm波使所述光伏组件的光伏电压经一级升压后升至所述母线电容单元的直流母线电压从而使所述光伏组件和所述市电混合供电，以调节所述混合供电系统的供电状态为所述光伏组件和所述市电混合供电的状态即预设的第五状态。

10、在一些实施方式中，所述第一升压单元和所述第三升压单元中的每个升压单元，包括：pfc boost升压电路；在所述混合供电系统的供电状态包括预设的第一状态和预设的第六状态的情况下，结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件中相应开关的启闭，并结合控制所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，以使所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述升压单元联合供电，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节，还包括：确定所述光伏组件的光伏电压是否大于第一设定电压阈值；若确定所述光伏组件的光伏电压小于或等于第一设定电压阈值，则确定所述储能组件的储能电压是否大于第三设定电压阈值；若确定所述储能组件的储能电压大于第三设定电压阈值，则控制所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关和所述第七开关均闭合，控制所述开关组件中除所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关和所述第七开关之外的其余开关均断开，并控制所述第三升压单元中开关管的pwm波使所述储能组件的储能电压经一级升压后升至所述母线电容单元的直流母线电压，以调节所述混合供电系统的供电状态为仅所述储能组件供电的状态即预设的第六状态。

11、在一些实施方式中，所述第一升压单元和所述第三升压单元中的每个升压单元，包括：pfc boost升压电路；在所述混合供电系统的供电状态包括预设的第一状态和预设的第七状态的情况下，结合所述光伏组件的光伏电压、所述储能组件的储能电压、所述储能组件的剩余电量、以及所述母线电容单元的直流母线电压，控制所述开关组件中相应开关的启闭，并结合控制所述降压单元、所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述第三升压单元，以使所述第一升压单元、所述第二升压单元和所述升压单元联合供电，实现对所述混合供电系统的供电状态的调节，还包括：确定所述光伏组件的光伏电压是否大于第一设定电压阈值；若确定所述光伏组件的光伏电压小于或等于第一设定电压阈值，则确定所述储能组件的储能电压是否大于第三设定电压阈值；若确定所述储能组件的储能电压小于或等于第三设定电压阈值，则确定所述储能组件的剩余电量是否满足预设的最低启动电量；其中，预设的最低启动电量，是用于使所述光伏空调启动的最低电量；若确定所述储能组件的剩余电量满足预设的最低启动电量，则控制所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关均闭合，并控制所述开关组件中除所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关之外的其余开关均断开，以及，控制所述第一升压单元中开关管的pwm波使所述市电经整流后的电压经一级升压后升至所述母线电容单元的直流母线电压、并控制所述第三升压单元中开关管的pwm波使所述储能组件的储能电压经一级升压后升至所述母线电容单元的直流母线电压从而使所述光伏组件和所述市电混合供电，以调节所述混合供电系统的供电状态为所述储能组件与所述市电混合供电的状态即预设的第七状态；若确定所述储能组件的剩余电量未满足预设的最低启动电量，则维持所述第一开关闭合，维持所述开关组件中除所述第一开关之外的其余开关均断开，并维持所述第一升压单元中开关管的pwm波使所述市电经整流后的电压经一级升压后升至所述母线电容单元的直流母线电压，以维持所述混合供电系统的供电状态为仅所述市电供电的状态即预设的第一状态。

12、由此，本发明的方案，通过针对由市电、光伏组件和储能组件(如蓄电池)三路混合供电的光伏用电设备(如光伏空调)的混合供电系统，在该混合供电系统中设置有开关组件(如第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关)，具体是：在市电的整流电路的前端设置第一开关，在光伏组件的输出端与光伏组件的pfc电路(如pfcboost升压电路)的输入端之间设置第二开关，在光伏组件的pfc电路的输出端与市电的pfc电路的输入端之间设置第三开关，在储能组件的输出端与储能组件的buck电路的输入端之间设置第四开关，在光伏组件的pfc电路的输出端与负载的用电输入端(如市电的直流母线电压的输出端)之间设置第五开关，在储能组件的buck电路的输出端与储能组件的pfc电路的输入端之间、与光伏组件的pfc电路的输入端之间设置有第六开关，在光伏组件的pfc电路的输入端与市电的pfc电路的输入端之间设置有第七开关；在光伏用电设备启动后稳定运行的情况下，结合光伏组件的光伏输入电压、蓄电池的电压和蓄电池的剩余电量，根控制开关组件中相应开关的启闭，使市电的pfc电路、光伏组件的pfc电路和蓄电池的pfc电路进行串并联设置来调整混合供电系统的不同供电情况；从而，通过使市电的pfc电路、光伏组件的pfc电路和蓄电池的pfc电路进行串并联设置来调整混合供电系统的不同供电情况，从而将市电、光伏组件和蓄电池的三路pfc电路的驱动部分整合起来，能够提高混合供电系统的电路利用率和功率因数。

13、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

14、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。