[發明專利]一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法

在審

• 申請號: 202011555513.0
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112737076A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）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;于思琪;孫曉東;胡宸嘉;安琦;何雨桐;周航
• 申請（專利權）人: 沈陽工程學院
• 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所有限公司 21218
• 代理人: 黃英華

本發明提出了一種基于雙向DC?DC變換器的模糊控制方法，屬于獨立光伏發電系統領域，包括以下步驟：步驟1：提出獨立光伏發電系統的概念；步驟2：提出超級電容的概念；步驟3：構建一種新的模糊控制器,即對模糊控制器的設計；步驟4：甄別雙向DC－DC變換器的工作狀態；步驟5：采用模糊控制策略對雙向DC－DC變換器進行控制；步驟6：輸入階躍信號，輸出為直流母線上的電壓值。本發明減少了化石能源的利用，以混合動力系統與光伏系統相結合的形式提升了混合動力起重機節能減排的能力，促進其現代化與清潔化，具有巨大的經濟效益和社會效益。同時，對現代混合動力起重機的生產具有指導意義和推廣價值。

技術領域

本發明屬于獨立光伏發電系統領域，特別是涉及一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法。

背景技術

隨著可持續發展觀念在世界各國不斷深入人心，全球太陽能開發利用規模迅速擴大，技術不斷進步，成本顯著降低，呈現出良好的發展前景，許多國家將太陽能作為重要的新興產業，太陽能得到更加廣泛應用。

由于經濟全球化的不斷深入，世界化石能源問題的不斷突顯，對新興能源的研究和利用成為維持人類發展的必要手段。近些年來隨著太陽能光伏發電技術的不斷進步和光伏產業的長足發展，太陽能光伏發電以其優越性顯露出巨大潛能，光伏發電可靈活運用在多種情況下，也可與各種能源結合，其必將成為未來主要能源之一。

輪胎式集裝箱門式起重機(RTG)是集裝箱貨物進行堆碼作業的專用機械，由門形支架、動力傳動系統、起升機構、大車運行機構、小車運行機構及伸縮式吊具等組成。其具有機動性好、通用性好、可承擔負載大以及工作效率高等優點被廣泛應用于港口，成為不可或缺的港口運輸機械。

傳統的RTG能量利用率不高、功耗大、噪聲大，因此重點就在解決RTG節能減排的問題上。本文主要就傳統的RTG進行改進，在改進的系統中考慮了模糊控制系統電壓、混合動力與光伏發電相結合以及選擇蓄電池等問題。這樣就使得起重機使用時能量消耗得以降低，從而污染物排放得以減少。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法，在混合動力系統中加入獨立光伏發電系統，使用超級電容器作為儲能元件，利用模糊控制的方法使電壓處于恒定值，以確保系統的節能減排、電池充放電壽命長且無污染以及直流母線和超級電容的安全。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法，基于雙向DC-DC變換器的模糊控制方法中加入獨立光伏發電系統，存儲可再生能源所發電量供混合動力起重機使用，包括如下步驟：

步驟1：采用獨立光伏發電系統，在光線充足的時候將光能轉化為電能直接為混合動力起重機供電，在光線不足以供電時，利用超級電容的儲能作用，繼續為混合動力起重機供電；

步驟2：計算超級電容器的充放電效率；

步驟2.1：進行模擬運行的準備，超級電容器的充放電效率目標函數為θ，關于超級電容效率的目標函數，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：