[发明专利]一种可持续恒功率供电的新能源电源装置及其控制方法

权利要求书

1.一种可持续恒功率供电的新能源电源装置，其特征在于：包括新能源电池组、可逆锂电池组和模糊控制系统，其中，新能源电池组和可逆锂电池组并联后均与负载连接；可逆锂电池组通过无线电能装置向模糊控制系统供电；可逆锂电池组通过无线通信方式与模糊控制系统进行通信。

2.根据权利要求1所述的可持续恒功率供电的新能源电源装置，其特征在于：所述可逆锂电池组包括锂电池组，锂电池组并联晶体管M1并串联晶体管M2后向负载供电；可逆锂电池组还包括控制单元，所述控制单元包括无线数据接收装置和功率放大模块；无线数据接收装置与模糊控制系统进行无线通信并与功率放大模块的信号输入端连接，功率放大模块的信号输出端分别连接晶体管M1和晶体管M2的受控端。

3.根据权利要求1所述的可持续恒功率供电的新能源电源装置，其特征在于：所述模糊控制系统包括用于进行模糊计算并输出控制信号的模糊控制器、功率传感器和无线通信装置；功率传感器的采样端分别对负载的吸收功率、新能源电池组的输出功率以及可逆锂电池组的输出功率进行采样；模糊控制器的信号采集端连接功率传感器的采样信号输出端，信号输出端连接无线通信装置，通过无线通信装置与无线数据接收装置通信。

4.根据权利要求1所述的可持续恒功率供电的新能源电源装置，其特征在于：所述新能源电池组包括并联的生物电池组和太阳能电池组，所述生物电池组和太阳能电池组的正极分别串联有用于防止反向充电的大功率二极管。

5.权利要求1所述的可持续恒功率供电的新能源电源装置的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：模糊控制器通过功率传感器实时采集负载的吸收功率、新能源电池组的输出功率和可逆锂电池组的输出功率，并进行模糊运算，将运算后的控制指令通过无线数据发送装置发送给可逆锂电池组；可逆锂电池组通过无线数据接收装置接收无线控制信号后通过功率放大模块分别对晶体管M1和晶体管M2的开断进行控制，从而控制锂电池组对负载的输出功率。

6.根据权利要求5所述的可持续恒功率供电的新能源电源装置的控制方法，其特征在于，模糊算法具体为：

步骤一、确定输入输出变量：

模糊控制器的输入一为负载给定功率p′与实际负载功率p的误差f＝p′-p，论域值为F；

模糊控制器的输入二为误差f的变化率df/dt，论域值为Q；

模糊控制器的输出为占空比控制信号u，论域值为U；

if-6＜＝U＜-4，则输出的占空比变化量ΔD＝-2.5％；

if-4＜＝U＜-2，则输出的占空比变化量ΔD＝-0.5％；

if-2＜＝U＜0，则输出的占空比变化量ΔD＝-0.1％；

if U＝0，则输出的占空比变化量ΔD＝0；

if 0＜U＜＝2，则输出的占空比变化量ΔD＝0.1％；

if 2＜U＜＝4，则输出的占空比变化量ΔD＝0.5％；

if 4＜U＜＝6，则输出的占空比变化量ΔD＝2.5％；

则模糊控制器输出的占空比信号为u＝D+ΔD，D为上一次的输出占空比信号；

步骤二、输入输出变量论域和量化因子：

误差f的基本论域设计为(-120kW，+120kW)，经过归一化处理：

其中，a_e为误差f的基本论域的左边，b_e为误差f的基本论域的右边，x_e为误差f的基本论域中的变量，x′_e是误差f的基本论域归一化后的标准论域；

将(-120Kw，+120kW)的连续变量转化为(-6，+6)之间的连续变化量，然后将这个变化量分为7个语言变量F，即正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)；

进一步选定语言变量E的论域为：

X＝{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6} (6)；

则得到误差f的量化因子Ke＝6/120＝0.05；

设计再论域X上用以描述模糊子集的隶属函数为正态函数，即：

其中，σ₁为论域X的隶属度函数的宽度，c₁为论域X的隶属度函数的中心，μ₁(x)表示论域X的隶属度函数；

进一步建立语言变量E的赋值表；

误差f的变化率df/dt的基本论域设计为(-10kW/s，+10Kw/s)；

经过归一化处理：

其中，a_ec为误差f的变化率df/dt的基本论域的左边，b_ec为误差f的变化率df/dt的基本论域的右边，x_ec为误差f的变化率df/dt的基本论域中的变量，x′_ec是误差f的变化率df/dt的基本论域归一化后的标准论域；

将(-10kW/s，+10Kw/s)的连续变量转化为(-6，+6)之间的连续变化量，然后将这个变化量分为7个语言变量EC，即正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)；

进一步选定语言变量EC的论域为：

Y＝{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6} (9)；

则得到误差变化率的量化因子Kec＝6/10＝0.6；

设计再论域Y上用以描述模糊子集的隶属函数为正态函数，即：

其中，σ₂为论域Y的隶属度函数的宽度，c₂为论域Y的隶属度函数的中心，μ₂(x)表示论域Y的隶属度函数；

进一步建立语言变量EC的赋值表；

输出变量u基本论域设计为(-2.5％，2.5％)；

经过归一化处理：

其中，a_u为误差u的基本论域的左边，b_u为误差u的基本论域的右边，x_u为误差u的基本论域中的变量，x′_u是误差u的基本论域归一化后的标准论域；

将(20％，80％)的连续变量转化为(-6，+6)之间的连续变化量，然后将这个变化量分为7个语言变量U，即正大(PB)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、负小(NS)、负中(NM)、负大(NB)；

进一步选定语言变量U的论域为：

Z＝{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6} (12)；

则得到输出变量的量化因子Ku＝6/(2.5％)＝240；

设计在论域Z上用以描述模糊子集的隶属函数为正态函数，即：

其中，σ₃为论域Z的隶属度函数的宽度，c₃为论域Z的隶属度函数的中心，μ₃(x)表示论域Z的隶属度函数；

进一步建立语言变量U的赋值表；

步骤三、模糊控制规则的设计：

设计模糊控制规则的原则是当误差大或者中时，选择控制量大或者中且以误差为主；当误差校小时且超调量大或者中，选择控制量中且以超调量为主；当误差校小时且超调量校小，选择控制量校小且以超调量为主；当误差小时，选择控制量小；

步骤四、解模糊：

解模糊采用最大隶属度方法进行解模糊。