CN113625041A - 光伏空调直流电压的采样计算方法、装置和空调 - Google Patents

Abstract

提供了一种光伏空调直流电压的采样计算方法、装置和空调，所述方法包括：确定空调中采样计算后的光伏直流电压V_采与实际输出的光伏直流电压V_实是否存在偏差；如果存在偏差，循环计算V_采‑V_mppt，V_mppt为空调中光伏器件的最大功率点电压；其中每次循环按照预设条件改变所述V_采；在循环计算时记录首次V_采‑V_mppt发生符号改变的循环次数，并根据该循环次数和该循环次数的光伏直流电压V_采当前的前次循环次数的光伏直流电压V采前次来确定最终的光伏直流电压V采最终。根据本发明的方案，提高采样计算后的直流电压准确性；减少光伏直流电压过高保护误保护次数，使光伏板能正常发电。

Description

光伏空调直流电压的采样计算方法、装置和空调

技术领域

本发明涉及智能控制领域，更具体地涉及一种光伏空调直流电压的采样计算方法、装置和空调。

背景技术

光伏空调指的是光伏直驱变频空调***，光伏直流电通过稳压单元(DC/DC)整流后可直接并入变频空调机载换流器的直流母线，实现直流电和交流电的逆变，最后给机组或电网供电。根据光伏发电情况，***可实时切换5种运行模式，保证***在任何能量变化的情况下都能稳定运行。

具有光伏功能的空调，由于光伏直流电压采样电路的器件自身存在的精度或寄生参数等问题，会影响采样后的光伏直流电压与实际输出的光伏直流电压偏差过大，导致出现光伏直流电压过高保护而断开光伏，影响用户正常使用光伏。因此，现有技术需要一种有效的伏空调直流电压的采样计算方案。

上述在背景部分公开的信息仅用于对本发明的背景做进一步的理解，因此它可以包含对于本领域普通技术人员已知的不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明提供了一种光伏空调直流电压的采样计算方法、装置和空调，能够解决采样计算的直流电压与实际直流电压偏差过大、光伏直流电压波动大引起光伏电压过高保护的问题。

本发明的第一方面提供了一种光伏空调直流电压的采样计算方法，包括：确定空调中采样计算后的光伏直流电压V_采与实际输出的光伏直流电压V_实是否存在偏差；如果存在偏差，循环计算V_采-V_mppt，V_mppt为空调中光伏器件的最大功率点电压；其中每次循环按照预设条件改变所述V_采；在循环计算时记录首次V_采-V_mppt发生符号改变的循环次数，并根据该循环次数和该循环次数的光伏直流电压V_采当前的前次循环次数的光伏直流电压V_采前次来确定最终的光伏直流电压V_采最终。

根据本发明的一个实施例，其中，当V_采>V_实时，光伏器件存在上偏差；当V_采<V_实时，光伏器件存在下偏差V_采。

根据本发明的一个实施例，其中，当存在上偏差时，所述预设条件为：当循环次数n＝0时，如果V_采0-V_mppt＞0，则V_采0＝V_实/R+V_上偏差1，其中

V_上偏差1＝V_上偏差0-Vref*A＝Vref*(X1-A)；当循环次数为n时，如果V_采n-V_mppt＞0，V_采n＝V_实/R+V_n+1，其中V_上偏差n+1＝V_上偏差n+1-Vref*A＝Vref*(X1-(n+1)*A)；其中，V_上偏差0为上偏差时初始化直流电压采样电路中的参考电压值，Vref为光伏直流电压采样电路的参考电压，V_采0为开始循环时的采样计算后的光伏直流电压，V_采n为n次循环采样计算后的光伏直流电压；R为电压采样电路的等效电阻，V_上偏差1为上偏差开始循环时的改变电压值；V_上偏差n+1为n次循环时的改变电压值，X1取值范围为100％-120％，A取值范围为1％-10％。

根据本发明的一个实施例，其中，其中，当存在下偏差时，所述预设条件为：当循环次数0时，如果V_采0-V_mppt<0，则V_采0＝V_实/R+V_下偏差1，其中V_下偏差1＝V_下偏差0+Vref*D＝Vref*(X2+D)；当循环次数为a时，如果V_采a-V_mppt<0，V_采a＝V_实/R+V_下偏差a+1，其中V_下偏差a+1＝V_下偏差a+Vref*D＝Vref*(X2+(a+1)*D)；其中，V_下偏差0为下偏差时初始化直流电压采样电路中的参考电压值，Vref为光伏直流电压采样电路的参考电压，V_采0为开始循环时的采样计算后的光伏直流电压，V_采a为a次循环采样计算后的光伏直流电压；R为电压采样电路的等效电阻，V_下偏差1为下偏差开始循环时的改变电压值；V_下偏差a+1为a次循环时的改变电压值，X2取值范围为80％-100％，D的取值范围为1％-10％。

根据本发明的一个实施例，其中，如果第n次循环时V_采n-V_mppt＞0，并且第n+1次循环V_采n+1-V_mppt<0，记录V_上偏差n+1和V_上偏差n+2的值，其中V_采n+1＝V_实/R+V_上偏差n+2+Vref*B，V_上偏差n+2＝V_上偏差n+1-Vref*A，并且继续比较V_采和V_mppt，如果V_采-V_mppt>0,那么计算Vref’＝(V_上偏差n+1+V_上偏差n+2+Vref*C)/2；如果V_采-V_mppt<0,那么计算Vref’＝(V_上偏差n+1+V_上偏差n+2+Vref*B)/2；并计算V_采最终＝V_实/R+Vref’；其中，B取值范围为1％-10％，C取值范围为0.1％-1％。

根据本发明的一个实施例，其中，如果第a次循环时V_采a-V_mppt<0，并且第a+1次循环V_采n+1-V_mppt>0，记录V_下偏差a+1和V_下偏差a+2的值，其中V_采a+1＝V_实/R+V_下偏差a+2-Vref*E，V_下偏差a+2＝V_下偏差a+1+Vref*D，并且继续比较V_采和V_mppt，如果V_采-V_mpp<0,那么计算Vref’＝(V_下偏差a+1+V_下偏差a+2-Vref*F)/2；如果V_采-V_mppt>0,那么计算Vref’＝(V_下偏差a+1+V_下偏差a+2-Vref*D)/2；并计算V_采最终＝V_实/R+Vref’；其中，E的取值范围为1％-10％；F的取值范围为1％-10％。

根据本发明的一个实施例，其中，X1为113％，A为2％，B为1％，C为0.5％。

根据本发明的一个实施例，其中，X2为93％，D为1％，E为2％，F为1％。

本发明的第二方面提供了一种光伏空调直流电压的采样计算装置，包括存储器，处理器，所述存储器上存储有指令，当所述处理器执行所述指令时实现上述的方法。

本发明的第三方面一种空调，其使用了上述的方法，或包括上述的装置。

根据本发明的方案，能够提高采样计算后的直流电压准确性；减少光伏直流电压过高保护误保护次数，使光伏板能正常发电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的一个示例性的本发明的采样电路框图。

图2是根据本发明的一个示例性的实施例的光伏空调直流电压的采样计算方法流程图。

图3是根据本发明的一个示例性的实施例的光伏空调直流电压的采样计算方法上偏差实施流程图。

图4是根据本发明的一个示例性的实施例的光伏空调直流电压的采样计算方法下偏差实施流程图。

具体实施例

如在本文中所使用的，词语“第一”、“第二”等可以用于描述本发明的示例性实施例中的元件。这些词语只用于区分一个元件与另一元件，并且对应元件的固有特征或顺序等不受该词语的限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术或科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含意相同的含意。如在常用词典中定义的那些术语被解释为具有与相关技术领域中的上下文含意相同的含意，而不被解释为具有理想或过于正式的含意，除非在本发明中被明确定义为具有这样的含意。

本领域的技术人员将理解的是，本文中描述的且在附图中说明的本发明的装置和方法是非限制性的示例性实施例，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例所说明或描述的特征可与其他实施例的特征组合。这种修改和变化包括在本发明的范围内。

下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。在附图中，省略相关已知功能或配置的详细描述，以避免不必要地遮蔽本发明的技术要点。另外，通篇描述中，相同的附图标记始终指代相同的电路、模块或单元，并且为了简洁，省略对相同电路、模块或单元的重复描述。

此外，应当理解一个或多个以下方法或其方面可以通过至少一个控制单元或控制器执行。术语“控制单元”，“控制器”,“控制模块”或者“主控模块”可以指代包括存储器和处理器的硬件设备。存储器或者计算机可读存储介质配置成存储程序指令，而处理器具体配置成执行程序指令以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。而且，应当理解，正如本领域普通技术人员将意识到的，以下方法可以通过包括处理器并结合一个或多个其他部件来执行。

本发明通过循环比较采样计算后的光伏直流电压与最大功率点电压大小，再实时修正直流电压采样电路的参考电压软件设定值，减少采样计算后的光伏直流电压与实际直流电压的偏差，降低误报光伏电压过高保护的概率，使光伏能正常使用。

本发明所用到的标记和含义如下：

V_采：光伏直流电压电路的采样计算值(对应电路图中的Vout)，与V实、Vref、R有关；

V_实：实际输出的光伏直流电压，与光伏板特性有关；

Vref：光伏直流电压采样电路的参考电压，通常为***为软件设定的值；

R：采样电路等效电阻，与电压采样电路有关；如图1所示，

其中V_采＝V_实/R+Vref是在已知R1＝R2，R3＝R4前提下简化抽象得来的公式；

V_mppt：最大功率点电压，一般可通过定电压跟踪法(V_mppt≈k1*U_oc，k1取决于光伏电池特性)或短路电流比例系数法(I_mppt≈k2*I_sc，k2取决于光伏电池特性)或扰动观测法计算得出；

V_上偏差n+1：为器件存在上偏差时经过n次循环后的最后一个使得V_采与V_mppt差值大于0的Vref值；

V_m：经过n+1(或a+1)次循环后的首个使得V_采与V_mppt差值小于0(或大于0)的Vref值；

V_下偏差a+1：为器件存在下偏差时经过a次循环后的最后一个使得V_采与V_mppt差值小于0的Vref值；

V_下偏差0：程序上初始化直流电压采样电路中的Vref软件参考电压设定值；

V_上偏差0：程序上初始化直流电压采样电路中的Vref软件参考电压设定值；

X1、A、B、C、X2、D、E、F均为百分比系数，X1取值范围为100％-120％，优选113％；A和B取值范围为1％-10％，A优选2％，B优选1％；C取值范围为0.1％-1％，优选0.5％；X2取值范围为80％-100％，优选93％；D和E的取值范围为1％-10％，D优选1％，E优选2％；F的取值范围为1％-10％，优选1％。

本发明通过实时采样计算对比V_采和V_mppt，通过改变Vref大小修正每次的采样电压使V_采无限逼近V_mppt，从而减少采样计算的误差。

图1是根据本发明的一个示例性的本发明的采样电路框图。

如图1所示，其中光伏器件的采样点为V1、V2，强电V1、V2经过采样电阻R串、R1、R2限流分压后转换为弱电模拟电压，经集成运放电路做减法运算后输出的采样电压Vout，其中Vout为本发明中后续方法中的V_采，R4为反馈电阻，构成负反馈才能在电路上组成运算电路R3为限流电阻，Vref为参考电压(或偏执电压)，通过R3与采样后的V2信号形成加法运算。

根据本发明的一个或多个实施例，其中，

其中V_采＝V_实/R+Vref是在已知R1＝R2，R3＝R4前提下简化抽象得来的公式。R为电压采样电路的等效电阻。

图2是根据本发明的一个示例性的实施例的光伏空调直流电压的采样计算方法流程图。

如图2所示，所述方法包括：

S1：确定空调中采样计算后的光伏直流电压V_采与实际输出的光伏直流电压V_实是否存在偏差；

S2：如果存在偏差，循环计算V_采-V_mppt，V_mppt为空调中光伏器件的最大功率点电压；其中每次循环按照预设条件改变所述V采；所述符号改变为在循环过程中V_采-V_mppt的值从正改变到负或从负改变到正；

S3：在循环计算时记录首次V_采-V_mppt发生符号改变的循环次数，并根据该循环次数和该循环次数的光伏直流电压V_采当前的前次循环次数的光伏直流电压V_采前次来确定最终的光伏直流电压V_采最终。

根据本发明的一个或多个实施例，根据实际抽样测试对比光伏模拟器输出电压和Vout的大小判定上下偏差，即当V_采>V_实时，光伏器件存在上偏差；当V_采<V_实时，光伏器件存在下偏差。

根据本发明的一个或多个实施例，其中，所述V_采最终和修正后的光伏直流电压采样电路的参考电压Vref’有关，其中根据V_采当前和V_采前次以及预设条件中的参数来计算Vref’。

图3是根据本发明的一个示例性的实施例的光伏空调直流电压的采样计算方法上偏差实施流程图。

如图3所示，如果器件存在上偏差，即采样计算后的光伏直流电压持续大于实际输出的光伏直流电压，即V_采>V_实，循环比较V_采与V_mppt差值；

①当循环次数n＝0时，如果V_采0-V_mppt＞0，则V_采0＝V_实/R+V_上偏差1，其中V_上偏差1＝V_上偏差0-Vref*A＝X1*Vref-Vref*A＝Vref*(X1-A)，然后将循环次数加1(n＝1)；

②当循环次数n＝1时，当V_采-V_mppt＞0，V_上偏差2＝V_上偏差1-Vref*A＝Vref*(X1-A)-Vref*A＝Vref*(X1-2A)，V_采＝V_实/R+V_上偏差2，然将循环次数加1(n＝2)；

③以此类推，若经过n次循环后V_采＝V_实/R+V_上偏差n+1，V_采与V_mppt差值依然大于0，记录V_上偏差n+1；

若n+1次循环后，V_采＝V_实/R+V_上偏差n+2,其中V_上偏差n+2＝V_上偏差n+1-Vref*A，如果此时V_采与V_mppt差值小于0，记录V_上偏差n+2，并将此时V_采设置为：V_采＝V_实/R+V_上偏差n+2+Vref*B；

④继续比较V_采与V_mppt大小，

若V_采-V_mppt＞0，则令Vref’＝(V_上偏差n+1+V_上偏差n+2+Vref*C)/2；

若V_采-V_mppt<0,那么计算Vref’＝(V_上偏差n+1+V_上偏差n+2+Vref*B)/2

⑤最后计算V_采最终＝V_实/R+Vref’，Vref’为修正后的光伏直流电压采样电路的参考电压。

图4是根据本发明的一个示例性的实施例的光伏空调直流电压的采样计算方法下偏差实施流程图。

如图4所示，如果器件存在下偏差，即采样计算后的光伏直流电压持续小于实际输出的光伏直流电压，循环比较V_采与V_mppt差值；

①当循环次数a＝0时，如果V_采0-V_mppt<0，则V_采0＝V_实/R+V_下偏差1，其中V_下偏差1＝V_下偏差0+Vref*D＝Vref*(X2+D)，然后将循环次数加1(a＝1)；

②当循环次数a＝1时，当V_采-V_mppt＜0，V₂＝V₁+Vref*D＝Vref*(X2+D)+Vref*D＝Vref*(X2+2D)，V_采1＝V_实/R+V_下偏差2，其中V_下偏差2＝V_下偏差1+Vref*D＝Vref*(X2+D)+Vref*D＝Vref*(X2+2D)；然后将循环次数加1(a＝2)；

③以此类推，当循环次数为a时，如果V_采a-V_mppt<0，V_采a＝V_实/R+V_下偏差a+1，其中V_下偏差a+1＝V_下偏差a+Vref*D＝Vref*(X2+(a+1)*D)；若经过a次循环后V_采＝V_实/R+V_下偏差a+1，V_采与V_mppt差值依然小于0，记录V_下偏差a+1；

若a+1次循环后V_采＝V_实/R+V_下偏差a+2，其中V_下偏差a+2＝V_下偏差a+1+Vref*D)，V_采与V_mppt差值大于0，记录V_下偏差a+2，且此时将V_采设置为：V_采＝V_实/R+V_下偏差a+2-Vref*E；

④继续比较V_采与V_mppt大小，

若V_采-V_mppt＜0，则Vref’＝(V_下偏差a+1+V_下偏差a+2-Vref*F)/2；

若V_采-V_mppt＞0，则Vref’＝(V_下偏差a+1+V_下偏差a+2-Vref*D)/2；

⑤最后计算V_采最终＝V_实/R+Vref’。

根据本发明的一个或多个实施例，a和n都是代表多次循环次数，只是为了区分上偏差循环计算和下偏差循环计算，另外在图3和图4中Vm为经过n+1(或a+1)次循环后的首个使得V_采与_Vmppt差值小于0(或大于0)的Vref值，其实质上在下偏差时对应于V_下偏差a+2，在上偏差时对应于V_上偏差a+2。

根据本发明的一个或多个实施例，本发明还提供了一种光伏空调直流电压的采样计算装置，包括存储器，处理器，所述存储器上存储有指令，当所述处理器执行所述指令时实现本发明上述方法。

根据本发明的一个或多个实施例，本发明还提供了一种空调，其使用了本发明的光伏空调直流电压的采样计算装置方法，或包括本发明的光伏空调直流电压的采样计算装置。

根据本发明的一个或多个实施例，本发明的方法中的处理逻辑可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能磁盘、高速缓存、随机存取存储器和/或任何其他存储设备或存储磁盘)上的编码的指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现如本发明以上方法的流程的处理，在非暂时性计算机和/或机器可读介质中存储任何时间期间(例如，延长的时间段、永久的、短暂的实例、临时缓存和/或信息高速缓存)的信息。如本文所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并排除传输介质。

根据本发明的一个或多个实施例，本发明的方法可以使用控制电路、(控制逻辑、主控***或控制模块)来实现，其可以包含一个或多个处理器，也可以在内部包含有非暂时性计算机可读介质。具体地，主控***或控制模块可以包括微控制器MCU。用于实现本发明方法的处理的处理器可以诸如但不限于一个或多个单核或多核处理器。(一个或多个)处理器可包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任何组合。处理器可与其耦接和/或可包括计存储器/存储装置，并且可被配置为执行存储在存储器/存储装置中的指令，以实现在本发明中控制器上运行的各种应用和/或操作***。

作为本发明示例的上文涉及的附图和本发明的详细描述，用于解释本发明，但不限制权利要求中描述的本发明的含义或范围。因此，本领域技术人员可以很容易地从上面的描述中实现修改。此外，本领域技术人员可以删除一些本文描述的组成元件而不使性能劣化，或者可以添加其它的组成元件以提高性能。此外，本领域技术人员可以根据工艺或设备的环境来改变本文描述的方法的步骤的顺序。因此，本发明的范围不应该由上文描述的实施例来确定，而是由权利要求及其等同形式来确定。

尽管本发明结合目前被认为是可实现的实施例已经进行了描述，但是应当理解本发明并不限于所公开的实施例，而相反的，意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims (10)

1.一种光伏空调直流电压的采样计算方法，包括：

确定空调中采样计算后的光伏直流电压V_采与实际输出的光伏直流电压V_实是否存在偏差；

如果存在偏差，循环计算V_采-V_mppt，V_mppt为空调中光伏器件的最大功率点电压；其中每次循环按照预设条件改变所述V_采；

在循环计算时记录首次V_采-V_mppt发生符号改变的循环次数，并根据该循环次数和该循环次数的光伏直流电压V_采当前的前次循环次数的光伏直流电压V_采前次来确定最终的光伏直流电压V_采最终；

其中，所述符号改变为：在循环计算过程中，所述V_采-V_mppt的值从正改变到负或从负改变到正。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，当V_采>V_实时，光伏器件存在上偏差；当V_采<V_实时，光伏器件存在下偏差。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，当存在上偏差时，所述预设条件为：

当循环次数n＝0时，如果V_采0-V_mppt＞0，则V_采0＝V_实/R+V_上偏差1，其中

V_上偏差1＝V_上偏差0-Vref*A＝Vref*(X1-A)；

当循环次数为n时，如果V_采n-V_mppt＞0，V_采n＝V_实/R+V_n+1，其中

V_上偏差n+1＝V_上偏差n+1-Vref*A＝Vref*(X1-(n+1)*A)；

其中，V_上偏差0为上偏差时初始化直流电压采样电路中的参考电压值，Vref为光伏直流电压采样电路的参考电压，V_采0为开始循环时的采样计算后的光伏直流电压，V_采n为n次循环采样计算后的光伏直流电压；R为电压采样电路的等效电阻，V_上偏差1为上偏差开始循环时的改变电压值；V_上偏差n+1为n次循环时的改变电压值，X1取值范围为100％-120％，A取值范围为1％-10％。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，当存在下偏差时，所述预设条件为：

当循环次数0时，如果V_采0-V_mppt<0，则V_采0＝V_实/R+V_下偏差1，其中V_下偏差1＝V_下偏差0+Vref*D＝Vref*(X2+D)；

当循环次数为a时，如果V_采a-V_mppt<0，V_采a＝V_实/R+V_下偏差a+1，其中V_下偏差a+1＝V_下偏差a+Vref*D＝Vref*(X2+(a+1)*D)；

其中，V_下偏差0为下偏差时初始化直流电压采样电路中的参考电压值，Vref为光伏直流电压采样电路的参考电压，V_采0为开始循环时的采样计算后的光伏直流电压，V_采a为a次循环采样计算后的光伏直流电压；R为电压采样电路的等效电阻，V_下偏差1为下偏差开始循环时的改变电压值；V_下偏差a+1为a次循环时的改变电压值，X2取值范围为80％-100％，D的取值范围为1％-10％。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，

如果第n次循环时V_采n-V_mppt＞0，并且第n+1次循环V_采n+1-V_mppt<0，记录V_上偏差n+1和V_上偏差n+2的值，

其中V_采n+1＝V_实/R+V_上偏差n+2+Vref*B，V_上偏差n+2＝V_上偏差n+1-Vref*A，并且

继续比较V_采和V_mppt，

如果V_采-V_mppt>0,那么计算Vref’＝(V_上偏差n+1+V_上偏差n+2+Vref*C)/2；

如果V_采-V_mppt<0,那么计算Vref’＝(V_上偏差n+1+V_上偏差n+2+Vref*B)/2；

并计算V_采最终＝V_实/R+Vref’；

其中，B取值范围为1％-10％，C取值范围为0.1％-1％。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，

如果第a次循环时V_采a-V_mppt<0，并且第a+1次循环V_采n+1-V_mppt>0，记录V_下偏差a+1和V_下偏差a+2的值，

其中V_采a+1＝V_实/R+V_下偏差a+2-Vref*E，V_下偏差a+2＝V_下偏差a+1+Vref*D，并且

继续比较V_采和V_mppt，

如果V_采-V_mpp<0,那么计算Vref’＝(V_下偏差a+1+V_下偏差a+2-Vref*F)/2；

如果V_采-V_mppt>0,那么计算Vref’＝(V_下偏差a+1+V_下偏差a+2-Vref*D)/2；

并计算V_采最终＝V_实/R+Vref’；

其中，E的取值范围为1％-10％；F的取值范围为1％-10％。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，X1为113％，A为2％，B为1％，C为0.5％。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，X2为93％，D为1％，E为2％，F为1％。

9.一种光伏空调直流电压的采样计算装置，包括存储器，处理器，所述存储器上存储有指令，当所述处理器执行所述指令时实现如权利要求1-8任一项所述的方法。

10.一种空调，其使用权利要求1-8任一项所述的方法，或包括权利要求9所述的装置。

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