一种光储DC-DC变换器的复合控制方法

    专利查询2025-04-22  9


    本发明涉及一种光储dc-dc变换器的复合控制方法,属于光伏储能发电。


    背景技术:

    1、我国太阳能资源十分丰富,可再生能源分布式发电技术因其可再生能源先天的优势与分布式发电所特有的灵活性,逐渐从理论走向实际应用。光伏发电系统输出功率具有不确定性和多变性缺点,需要接入储能单元平抑功率波动。

    2、对于有多源扰动的光储系统来说,传统的pi双闭环控制难以在提高系统的动态响应情况下同时有效稳定直流母线电压波动。滑模控制主要优点是抵抗系统中不确定性扰动能力强,dc/dc双向变换器采用滑模控制,保证系统在较大扰动情况下具有强的鲁棒性,由于滑模控制的高频切换造成系统输出电压和电流纹波较大。

    3、由于模型预测控制具有动态响应速度快、稳态精度高、能显示处理约束等特性,在现代工业中被广泛应用,但系统中的不确定性扰动使电流或功率的预测值与真实值之间存在偏差,导致系统鲁棒性降低。


    技术实现思路

    1、本发明所要解决的技术问题是:提供一种光储dc-dc变换器的复合控制方法,提出一种模型预测控制和滑模控制结合的控制策略,保证母线电压和电流输出稳定并兼顾鲁棒性和动态响应,解决了传统光储系统控制策略在直流母线输出稳定性和动态响应之间的矛盾和问题。

    2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:

    3、一种光储dc-dc变换器的复合控制方法,包括如下步骤:

    4、步骤1,实时采集光伏储能系统的直流母线电压、蓄电池两端电压、蓄电池充放电电流以及流过负载电流;

    5、步骤2,对光伏储能系统的dc-dc变换器采用滑模变结构控制,根据直流母线电压和蓄电池电流跟踪误差构造滑模切换函数,进一步设计系统的控制律,即开关管开关状态;

    6、步骤3,基于步骤2设计的控制律,建立dc-dc变换器电路连续域下的数学模型和状态方程,并离散化,得到离散域下蓄电池两端电压和蓄电池充放电电流的预测模型,进而得到滑模切换函数在未来时刻的预测值;

    7、步骤4,对滑模切换函数在未来时刻的预测值进行反馈校正,得到反馈校正后的预测值;

    8、步骤5,根据步骤3建立的dc-dc变换器电路的数学模型,得到滑模切换函数预测模型;

    9、步骤6,将步骤3得到的滑模切换函数在未来时刻的预测值与根据步骤5滑模切换函数预测模型得到的预测值相结合,构造目标函数并进行求解,将求解得到的开关管开关状态作为下一时刻变换器开关管的实际操作状态,从而动态调控变换器在下一时刻的动作行为。

    10、本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:

    11、1、本发明相较于双闭环控制能够有效降低输出直流母线的输出电压、电流纹波。

    12、2、本发明相较于滑模控制在保证输出稳定性的前提下,提高了系统的鲁棒性和动态响应速度。

    13、3、本发明相较于传统控制方式引入了反馈校正环节对系统进行补偿,提高了系统的抗干扰能力。



    技术特征:

    1.一种光储dc-dc变换器的复合控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的光储dc-dc变换器的复合控制方法,其特征在于,所述步骤2的具体过程如下:

    3.根据权利要求2所述的光储dc-dc变换器的复合控制方法,其特征在于,所述步骤3的具体过程如下:

    4.根据权利要求3所述的光储dc-dc变换器的复合控制方法,其特征在于,所述步骤4的具体过程如下:

    5.根据权利要求4所述的光储dc-dc变换器的复合控制方法,其特征在于,所述步骤5中,

    6.根据权利要求5所述的光储dc-dc变换器的复合控制方法,其特征在于,所述步骤6中,构造的目标函数如下:

    7.一种计算机设备,包括存储器、处理器,以及存储在所述存储器中并能够在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的光储dc-dc变换器的复合控制方法的步骤。

    8.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的光储dc-dc变换器的复合控制方法的步骤。


    技术总结
    本发明公开了一种光储DC‑DC变换器的复合控制方法,该方法首先建立离散域下变换器的数学模型,接着设计具有期望滑动模态的变换器滑模预测模型,然后基于模型预测控制的反馈校正和滚动优化的控制规则,通过选取合适的模型预测函数得到开关管的控制状态预测值,进行比较预测值选取最优开关状态,得到最优的开关管控制信号,最后,优化设计变指数的趋近律,保证理想滑动模态良好动态品质以及渐进稳定性,确保在有限时间内,从初始状态出发的运动轨迹能够到达并稳定在先前设计的理想滑动模态上。本发明不仅减小输出电压的纹波,提高输出稳定性和抗扰动能力,并且具有良好的鲁棒性,提高系统的响应速度。

    技术研发人员:耿乙文,卿洋,刘畅,赵全洲,黄昊贤,王雅茹
    受保护的技术使用者:中国矿业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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