[發(fā)明專利]一種太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010895652.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112104063A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱立宏;左志強;呼文韜;李釧;呂冬翔;于智航;張志成;孫國瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所;天津大學(xué)
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35;H02J7/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 蒙建軍

1.一種太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)，包括光伏電池；其特征在于：至少還包括根據(jù)功率需求輸出需求功率的M個智能電源模塊、將N個智能電源模塊進(jìn)行串并聯(lián)的串并聯(lián)供電模塊、根據(jù)負(fù)載的需求進(jìn)而控制串并聯(lián)供電網(wǎng)工作狀態(tài)的出力系數(shù)調(diào)節(jié)模塊；M和N均為大于2的自然數(shù)，且M不小于N；其中，

所述光伏電池根據(jù)參數(shù)等級不同劃分為多個光伏電池子模塊；

每個智能電源模塊包括：

光伏功率輸入控制單元，基于光伏最大功率點跟蹤算法，獲取光伏功率并傳遞到儲能單元及負(fù)載；

儲能單元，在滿足負(fù)載需求的前提下，將剩余的光伏能量儲存起來；

功率輸出控制單元，實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)等級包括電壓等級和功率等級；。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)，其特征在于，每個智能電源模塊還包括彼此進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的通信模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)，其特征在于，所述功率輸出控制單元包括DC/DC單元，所述功率輸出控制單元通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)控制方法實現(xiàn)單模塊的穩(wěn)壓輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)，其特征在于，對于串聯(lián)的多個智能電源模塊，通過調(diào)節(jié)各輸出電壓實現(xiàn)不同模塊按指定比例輸出功率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)，其特征在于，對于并聯(lián)輸出的多個智能電源模塊，通過下垂控制方法實現(xiàn)輸出功率比例的調(diào)節(jié)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)，其特征在于，所述M個智能電源模塊組成m×n的電源陣列，其中，n個智能電源模塊串聯(lián)為一組，組成一個可控的直流電壓源，經(jīng)過緩沖電感與系統(tǒng)直流母線連接，m個智能電源模塊組串并聯(lián)構(gòu)成一個智能電源模塊陣列，通過母線向負(fù)荷供電；m和n均為自然數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能飛行器集群化光儲供電系統(tǒng)，其特征在于，所述出力系數(shù)調(diào)節(jié)模塊包括兩級控制策略；

定義出力指數(shù)S，即光伏發(fā)電功率、電池荷電狀態(tài)及負(fù)荷狀況的函數(shù)，適用于電源模塊、模塊串和模塊陣列，并且從底層到高層是代數(shù)和的關(guān)系，即

其中，S_j表示第j個組串的出力指數(shù)，S_jk表示第j個組串的第k個模塊的出力指數(shù)，n_j表示第j個組串的模塊個數(shù)；S_T表示模塊陣列的出力指數(shù)，m為陣列的組串個數(shù)；

當(dāng)模塊陣列的輸出功率PG等于負(fù)荷的功率P_L，直流母線電壓U_g保持在期望值U_{g_ref}；當(dāng)P_G＞P_L時，U_g高于U_{g_ref}；當(dāng)P_G＜P_L時，U_g低于U_{g_ref}；以U_g與U_{g_ref}的差值為輸入信號，通過PI調(diào)節(jié)器獲得負(fù)荷功率的信息PL，并將信息PL作為模塊陣列的功率指令P_{g_ref}

一級控制實現(xiàn)對指定電壓和處理系數(shù)的跟蹤，采用雙閉環(huán)反饋控制策略，C₁和C₂分別為電壓環(huán)和電流環(huán)控制器，d_i為下垂系數(shù)；一級控制器以功率輸出單元中的MOSFET作為執(zhí)行單元，通過控制占空比實現(xiàn)控制目標(biāo)；輸出電壓以及出力系數(shù)給定值由二級控制給出；控制目標(biāo)表示為：

其中，U_oi和I_oi分別為第i個智能電源模塊的輸出電壓和輸出電流，P_load為負(fù)荷所需功率，δ_i為第i個智能電源模塊的出力系數(shù)，滿足

二級控制通過智能電源模塊之間的對等通信，采用分布式控制方法，每個節(jié)點單元通過局部信息交互獨立地實現(xiàn)智能電源模塊間的協(xié)同工作；二級控制器對各模塊的輸出電壓、電流進(jìn)行狀態(tài)采集，同時需要通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；二級控制器為：

d_i＝g(x₁，x₂，...，x_N，P，P_load)

二級控制器以智能電源模塊之間狀態(tài)交互為基礎(chǔ)，每個智能電源模塊將自身狀態(tài)(x_i，P_i)、通過通信網(wǎng)絡(luò)獲取的鄰居模塊狀態(tài)(x_j，P_j)作為負(fù)反饋控制的參數(shù)傳入二級控制器，其中，P＝[P₁，P₂，...，P_N]^T是每個智能電源的光伏輸入功率；通過計算決定響應(yīng)的第i個智能電源模塊的輸出電壓及出力系數(shù)，進(jìn)而對該智能電源模塊輸出的功率進(jìn)行調(diào)整。