[發明專利]一種基于模糊控制的多電飛機大功率脈沖負載儲能系統的能量管理方法

在審

• 申請號: 202210834880.7
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN115208012A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 李偉林;何林柯;吳宇;齊揚;趙宏衛;江雪;周中正
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;西北工業大學太倉長三角研究院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 彭成

1.一種基于模糊控制的多電飛機大功率脈沖負載儲能系統的能量管理方法，其特征在于：

步驟S1,獲取儲能系統的負載功率需求，鋰電池和超級電容的SOC作為模糊控制的輸入量，然后以三角形和梯形函數設計隸屬度函數，對輸入量模糊化；

步驟S2,設置鋰電池放電功率需求閾值，在放電模式下當功率需求不大于所述閾值時，鋰電池放電；反之則鋰電池和超級電容共同放電；同時，根據鋰電池和超級電容的SOC狀態調整它們各自功率輸出等控制邏輯來設置推理規則；

步驟S3,采用Mamdani型推理方法，令模糊集合A為負載功率，B₁為鋰電池SOC，B₂為超級電容SOC，C為超級電容的分配系數，隸屬度函數為u_C(z)；

步驟S4,采用P-重心法作為去模糊化的方式，將模糊推理出的結果還原回單值；

步驟S5,將鋰電池和超級電容的SOC工作區間依據各自特性，劃分為5個區域；

步驟S6,判斷鋰電池和超級電容當前的SOC值所處的區域，對各自的電流參考值進行相應的調節，最終所得的鋰電池電流參考值與電流反饋值進行比較得到電流偏差信號，偏差信號經PI調節后，與載波相比較生成PWM波對和鋰電池相連的雙向DCDC變換器進行控制；所得的超級電容電流參考值與電流反饋值進行比較比較得到電流偏差信號，偏差信號經PI調節后，與載波相比較生成PWM波對和超級電容相連的雙向DCDC變換器進行控制。

2.如權利要求1所述的一種基于模糊控制的多電飛機大功率脈沖負載儲能系統的能量管理方法，其特征在于：

推理方法具體為：

根據Mamdani模糊關系的定義，

式中，表示模糊關系，表達式的含義為笛卡爾積取小；

其中A^*、B₁^*、B₂^*表示既定事實，C^*表示推理結果；是A∩A^*隸屬度函數的最大值，表示A^*對A的適配度，和分別表示B₁^*對B₁的適配度和B₂^*對B₂的適配度。

3.如權利要求1所述的一種基于模糊控制的多電飛機大功率脈沖負載儲能系統的能量管理方法，其特征在于：

P-重心法的清晰值用df_p(z)表示：

其中p在[2,5]之間取值，為最大突出度；

由此得到超級電容模塊的分配系數，并據此計算出鋰電池模塊的分配系數，轉換為超級電容和鋰電池的電流參考量輸送給SOC限流模塊。

4.如權利要求1所述的一種基于模糊控制的多電飛機大功率脈沖負載儲能系統的能量管理方法，其特征在于：建立復合儲能系統功率的模糊控制器，采用Mamdani型推理方法能根據設定的推理規則實現從輸入到輸出的準確的推理計算，得到輸出量的模糊集合，繼而采用P-重心法對輸出量進行解模糊化處理，即考慮非最大隸屬度點的影響，又突出最大隸屬點的作用，從而很好地應對大功率脈沖負載引起的高峰值功率瞬時突變，由此可以提高系統母線電壓在不確定情況下的穩定性，實現對大功率脈沖負載的高效供能和機載設備的小型化和輕量化。

5.如權利要求1所述的一種基于模糊控制的多電飛機大功率脈沖負載儲能系統的能量管理方法，其特征在于：判斷鋰電池和超級電容的SOC是否能滿足當前負載功率需求，使系統在鋰電池和超級電容的SOC處于所設置的警戒區和危險區時及時進行干預，修正模糊控制器傳來的控制信號，避免鋰電池和超級電容過充過放，延長儲能系統的工作壽命。