[发明专利]一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法

说明书

本发明提出了一种基于双向DC‑DC变换器的模糊控制方法，属于独立光伏发电系统领域，包括以下步骤：步骤1：提出独立光伏发电系统的概念；步骤2：提出超级电容的概念；步骤3：构建一种新的模糊控制器,即对模糊控制器的设计；步骤4：甄别双向DC－DC变换器的工作状态；步骤5：采用模糊控制策略对双向DC－DC变换器进行控制；步骤6：输入阶跃信号，输出为直流母线上的电压值。本发明减少了化石能源的利用，以混合动力系统与光伏系统相结合的形式提升了混合动力起重机节能减排的能力，促进其现代化与清洁化，具有巨大的经济效益和社会效益。同时，对现代混合动力起重机的生产具有指导意义和推广价值。

技术领域

本发明属于独立光伏发电系统领域，特别是涉及一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法。

背景技术

随着可持续发展观念在世界各国不断深入人心，全球太阳能开发利用规模迅速扩大，技术不断进步，成本显著降低，呈现出良好的发展前景，许多国家将太阳能作为重要的新兴产业，太阳能得到更加广泛应用。

由于经济全球化的不断深入，世界化石能源问题的不断突显，对新兴能源的研究和利用成为维持人类发展的必要手段。近些年来随着太阳能光伏发电技术的不断进步和光伏产业的长足发展，太阳能光伏发电以其优越性显露出巨大潜能，光伏发电可灵活运用在多种情况下，也可与各种能源结合，其必将成为未来主要能源之一。

轮胎式集装箱门式起重机(RTG)是集装箱货物进行堆码作业的专用机械，由门形支架、动力传动系统、起升机构、大车运行机构、小车运行机构及伸缩式吊具等组成。其具有机动性好、通用性好、可承担负载大以及工作效率高等优点被广泛应用于港口，成为不可或缺的港口运输机械。

传统的RTG能量利用率不高、功耗大、噪声大，因此重点就在解决RTG节能减排的问题上。本文主要就传统的RTG进行改进，在改进的系统中考虑了模糊控制系统电压、混合动力与光伏发电相结合以及选择蓄电池等问题。这样就使得起重机使用时能量消耗得以降低，从而污染物排放得以减少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法，在混合动力系统中加入独立光伏发电系统，使用超级电容器作为储能元件，利用模糊控制的方法使电压处于恒定值，以确保系统的节能减排、电池充放电寿命长且无污染以及直流母线和超级电容的安全。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种基于双向DC-DC变换器的模糊控制方法，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，存储可再生能源所发电量供混合动力起重机使用，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：