[發(fā)明專利]一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011555513.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112737076A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林盛;王若曦;曾雅;任書影;魏莫杋;王存旭;趙琰;羅金鳴;姜河;宋世巍;莊嚴(yán);于思琪;孫曉東;胡宸嘉;安琦;何雨桐;周航
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工程學(xué)院
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J7/35;H02M3/335;H02M1/088
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務(wù)所有限公司 21218
• 代理人: 黃英華

1.一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法，其特征在于：基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法中加入獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括如下步驟：

步驟1：采用獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，在光線充足的時(shí)候?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為電能直接為混合動(dòng)力起重機(jī)供電，在光線不足以供電時(shí)，利用超級電容的儲能作用，繼續(xù)為混合動(dòng)力起重機(jī)供電；

步驟2：計(jì)算超級電容器的充放電效率；

步驟2.1：進(jìn)行模擬運(yùn)行的準(zhǔn)備，超級電容器的充放電效率目標(biāo)函數(shù)為θ，關(guān)于超級電容效率的目標(biāo)函數(shù)，表示如下：

θ＝θ₁×θ₂

式中：θ₁為超級電容器的充電效率；θ₂為超級電容器的放電效率；

步驟2.2：定義超級電容器的充電效率為θ₁，超級電容器的充電效率，表示如下：

式中：U_m為電壓最大值；R_s為RC模型中的等效串聯(lián)電阻；I為電流；

步驟2.3：定義超級電容器的放電效率為θ₂，超級電容器放電效率的表示：

步驟3：設(shè)計(jì)一種模糊控制器；

步驟3.1：對模糊控制器的輸入變量和輸出變量進(jìn)行模糊化；模糊控制器的輸入變量為輸入雙向DC－DC變換器中的電壓V_S以及與前一次電壓的差值EV_S，模糊化得到ΔV_S和ΔEV_S；輸出變量為經(jīng)雙向DC－DC變換器變換后的修正精確值與選取{NS、NM、NB、ZE、PS、PM、PB}作為模糊語言值，NS、NM、NB、ZE、PS、PM、PB分別表示負(fù)小、負(fù)中、負(fù)大、零、正小、正中、正大，隸屬度函數(shù)采用三角形隸屬度函數(shù)；

步驟3.2：設(shè)計(jì)模糊控制器的控制規(guī)則；根據(jù)模糊控制規(guī)則表求解得到隸屬度，即得到論域內(nèi)的值以及其對應(yīng)的隸屬度值

步驟3.3：通過解模糊使得模糊量清晰化，通過重心法解模糊使得模糊控制器的輸出變量清晰化，表示如下：

式中：U代表輸出變量精確值；為模糊控制規(guī)則表論域內(nèi)的值；表示隸屬度的值；

步驟4：甄別雙向DC－DC變換器的工作狀態(tài)；

步驟4.1：雙向DC－DC變換器處于Boost模式下，當(dāng)S2管處于導(dǎo)通時(shí)，以電流I作為狀態(tài)變量，可以得到狀態(tài)方程，表示如下：

式中：U₁為儲能側(cè)的端電壓；U₂為直流母線的電壓；

步驟4.2：雙向DC－DC變換器處于Boost模式下，當(dāng)S2管處于關(guān)斷時(shí)，以電流I作為狀態(tài)變量，可以得到狀態(tài)方程，表示如下：

步驟4.3：依據(jù)步驟4.1和步驟4.2采用狀態(tài)空間平均法得到狀態(tài)方程，表示如下：

步驟4.4：由步驟4.3推導(dǎo)得到一階微分方程組，表示如下：

步驟4.5：由步驟4.4可以進(jìn)一步得到小信號傳遞函數(shù)，表示如下：

步驟4.6：雙向DC－DC變換器處于Buck模式下，重復(fù)步驟4.1到步驟4.4即得到其小信號傳遞函數(shù)，表示如下：

步驟5：采用模糊控制策略對雙向DC－DC變換器進(jìn)行控制，使超級電容在正常的范圍內(nèi)工作，并使充電電流、放電電流和電壓均滿足起重機(jī)的需求；

步驟6：輸入階躍信號，模擬雙向DC－DC變換器變更工作狀態(tài)時(shí)的信號，即系統(tǒng)變更為由超級電容供電，輸出為直流母線上的電壓值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法，其特征在于：步驟2中所述的超級電容作為儲能裝置存儲電能。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法，其特征在于：步驟2.1中所述的超級電容不會徹底放電，剩余的電量為滿容量的一半。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法，其特征在于：所述步驟4為利用Switch模塊選擇模糊控制器的輸出信號，甄別雙向DC－DC變換器的工作狀態(tài)。