[发明专利]一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法

权利要求书

1.一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法，其特征在于：基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法中加入独立光伏发电系统，包括如下步骤：

步骤1：采用独立光伏发电系统，在光线充足的时候将光能转化为电能直接为混合动力起重机供电，在光线不足以供电时，利用超级电容的储能作用，继续为混合动力起重机供电；

步骤2：计算超级电容器的充放电效率；

步骤2.1：进行模拟运行的准备，超级电容器的充放电效率目标函数为θ，关于超级电容效率的目标函数，表示如下：

θ＝θ₁×θ₂

式中：θ₁为超级电容器的充电效率；θ₂为超级电容器的放电效率；

步骤2.2：定义超级电容器的充电效率为θ₁，超级电容器的充电效率，表示如下：

式中：U_m为电压最大值；R_s为RC模型中的等效串联电阻；I为电流；

步骤2.3：定义超级电容器的放电效率为θ₂，超级电容器放电效率的表示：

步骤3：设计一种模糊控制器；

步骤3.1：对模糊控制器的输入变量和输出变量进行模糊化；模糊控制器的输入变量为输入双向DC－DC变换器中的电压V_S以及与前一次电压的差值EV_S，模糊化得到ΔV_S和ΔEV_S；输出变量为经双向DC－DC变换器变换后的修正精确值与选取{NS、NM、NB、ZE、PS、PM、PB}作为模糊语言值，NS、NM、NB、ZE、PS、PM、PB分别表示负小、负中、负大、零、正小、正中、正大，隶属度函数采用三角形隶属度函数；

步骤3.2：设计模糊控制器的控制规则；根据模糊控制规则表求解得到隶属度，即得到论域内的值以及其对应的隶属度值

步骤3.3：通过解模糊使得模糊量清晰化，通过重心法解模糊使得模糊控制器的输出变量清晰化，表示如下：

式中：U代表输出变量精确值；为模糊控制规则表论域内的值；表示隶属度的值；

步骤4：甄别双向DC－DC变换器的工作状态；

步骤4.1：双向DC－DC变换器处于Boost模式下，当S2管处于导通时，以电流I作为状态变量，可以得到状态方程，表示如下：

式中：U₁为储能侧的端电压；U₂为直流母线的电压；

步骤4.2：双向DC－DC变换器处于Boost模式下，当S2管处于关断时，以电流I作为状态变量，可以得到状态方程，表示如下：

步骤4.3：依据步骤4.1和步骤4.2采用状态空间平均法得到状态方程，表示如下：

步骤4.4：由步骤4.3推导得到一阶微分方程组，表示如下：

步骤4.5：由步骤4.4可以进一步得到小信号传递函数，表示如下：

步骤4.6：双向DC－DC变换器处于Buck模式下，重复步骤4.1到步骤4.4即得到其小信号传递函数，表示如下：

步骤5：采用模糊控制策略对双向DC－DC变换器进行控制，使超级电容在正常的范围内工作，并使充电电流、放电电流和电压均满足起重机的需求；

步骤6：输入阶跃信号，模拟双向DC－DC变换器变更工作状态时的信号，即系统变更为由超级电容供电，输出为直流母线上的电压值。

2.根据权利要求1所述的一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法，其特征在于：步骤2中所述的超级电容作为储能装置存储电能。

3.根据权利要求1所述的一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法，其特征在于：步骤2.1中所述的超级电容不会彻底放电，剩余的电量为满容量的一半。

4.根据权利要求1所述的一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法，其特征在于：所述步骤4为利用Switch模块选择模糊控制器的输出信号，甄别双向DC－DC变换器的工作状态。