一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，包括供电系统、电压采集单元一和模糊控制器；供电系统包括光伏电池板、单项转换器、蓄电池、功率变换器、超级电容器和双向功率变换器；光伏电池板与单项转换器相连，单项转换器通过母线连接有负载；蓄电池通过功率变换器与母线相连，超级电容器通过双向功率变换器与母线相连；母线通过电压采集单元一与模糊控制器的输入端相连，模糊控制器的输出端与双向功率放大器相连。本发明专利技术能够提高响应灵敏度，稳定直流母线电压。稳定直流母线电压。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统


[0001]本专利技术属于光伏能源混合储能系统管理
，更具体的说是涉及一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统。

技术介绍

[0002]光伏发电作为一种清洁能源已得到大力推广和规模化应用，作为可再生能源的光伏发电其发电性能与光照强度等环境参数相关，由于环境参数的变化会给光伏发电带来波动，同时也会造成发电与用电的不均衡匹配。随着各种储能技术的进步和快速化发展，储能系统与光伏发电系统的组合应用，可以有效的解决光伏发电的波动和提高整个能源系统的能源可用稳定性蓄电池具有功率密度小和循环寿命短等缺点，如果采用蓄电池作为这种用电设备的电源，一方面需要配置很大的容量才能满足负载的峰值功率需求，另一方面在输出频率较高的大功率时会造成蓄电池循环寿命大幅缩减。超级电容器的优点是功率密度大，储能效率高，充放电速度快，循环寿命长，缺点是能量密度和单体电压较低，还不能广泛应用于大容量、高电压的电力储能场合。如果将二者混合使用，可以优势互补，不仅能够增加混合储能系统功率输出能力，提高其耐压等级，延长蓄电池使用寿命，而且也可为高电压的电网储能研究提供一定参考价值。超级电容器和蓄电池本身在充放电过程中就具有非线性，两者若组成混合系统，非线性将会增加，因此采用传统的线性控制算法很难保证系统的可控性及稳定性，甚至会造成系统剧烈振荡。
[0003]因此，如何提供一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，从而能够提高响应灵敏度，稳定直流母线电压。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，包括：供电系统、电压采集单元一和模糊控制器；所述供电系统包括光伏电池板、单项转换器、蓄电池、功率变换器、超级电容器和双向功率变换器；其中，所述光伏电池板与单项转换器相连，所述单项转换器通过母线连接有负载；所述蓄电池通过所述功率变换器与所述母线相连，所述超级电容器通过所述双向功率变换器与所述母线相连；所述母线通过电压采集单元一与所述模糊控制器的输入端相连，所述模糊控制器的输出端与所述双向功率放大器相连。
[0007]进一步的，还包括驱动电路，所述模糊控制器通过所述驱动电路与所述双向功率放大器相连。
[0008]进一步的，还包括阈值判断模块和电压采集单元二，所述阈值判断模块与所述驱动电路相连，所述电压采集单元二与所述阈值判断模块相连。
[0009]进一步的，模糊控制器根据模糊规则实时平稳地调整双向功率变换器的幵关管占
空比。
[0010]进一步的，模糊控制器主要用于实现模糊化、模糊推理以及清晰化三部分；模糊化为将原始的输入输出变量清晰值映射成模糊子集及其隶属函数，并建立模糊控制规则；模糊推理为对模糊控制规则进行一定的优化处理，以减小计算量，提高响应能力，输出模糊量；清晰化为把模糊量变换成清晰量的过程。
[0011]进一步的，模糊化的实现方式为：
[0012]①
输入量模糊化
[0013]模糊控制器的输入量为直流母线电压与给定的基准电压之差U以及U的变化率E；输出量为双向功率变换器的占空比D；
[0014]将电压差值U的值从小到大转换成对应的模糊子集为：
[0015]{NBG，NSL，ZEO，PSL，PBG}，隶属度函数采用三角形隶属度函数；E的值也从小到大转换成对应的模糊子集{NBG，NSL，ZEO，PSL，PBG}，隶属度函数采用三角形隶属度函数；
[0016]②
输出量模糊化
[0017]将双向功率变换器的占空比D，转换成对应的模糊子集，隶属度函数采用三角形隶属度函数；
[0018]③
建立模糊规则表。
[0019]进一步的，模糊推理的实现方式为：
[0020]按照如下公式进行模糊推理：
[0021][0022]在某个采样周期内，先计算出实际被激活的模糊关系，然后再求它们的并集。
[0023]进一步的，清晰化的实现方式为：
[0024]采用面积中心法进行清晰化计算；先求出模糊集合隶属函数曲线在对应横坐标范围内的积分，即它们包围的面积，再求出这个面积中心的横坐标值 Ucen，此值即为去模糊化后的精确值；计算公式如下所示：
[0025][0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]本专利技术根据光伏储能系统的特点特征，能实现光照条件、温度条件改变时，系统自动追踪光伏电池的最大功率出力点，实现在负载投切及变换时，能平抑脉冲功率波动，维持直流母线电压稳定，增强系统的稳定性与实用性，适用于不同应用光伏微网的场合。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本实用新式实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新式的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还
可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术供电系统的结构示意图。
[0030]图2为本专利技术模糊控制器的流程框图。
[0031]图3为本专利技术混合储能系统逻辑控制图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术的实施例中，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]参考图1
‑
3，本专利技术提供了一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，包括：供电系统、电压采集单元一和模糊控制器；所述供电系统包括光伏电池板、单项转换器、蓄电池、功率变换器、超级电容器和双向功率变换器；其中，所述光伏电池板与单项转换器相连，所述单项转换器通过母线连接有负载，单项转换器被用于从光伏阵列中提取运用最大功率追踪(MPPT)算法得到的最大功率；所述蓄电池通过所述功率变换器与所述母线相连，所述超级电容器通过所述双向功率变换器与所述母线相连，用于保持负载端电压Vo的稳定；所述母线通过电压采集单元一与所述模糊控制器的输入端相连，所述模糊控制器的输出端与所述双向功率放大器相连。
[0034]蓄电池在系统中通常是维持母线上能量的功率平衡，在负载功率突变的时刻，光伏电池的功率可认为不变的，这要求蓄电池迅速的改变其充放电功率以满足负载要求。但蓄电池功率密度小的特点决定了蓄电池难以满足要求。
[0035]此时如果超级电容器来提供负载功率突变部分(即负载功率的高频分量)，这样蓄电池就只需要提供负载功率变化的低频分量。这样可以极大地削减负载突变造成的对蓄电池的冲击，降低对蓄电池功率密度的要求，提高系统的动态响应。同时蓄电池可以更好地稳定直流母线电压，其充放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，其特征在于，包括：供电系统、电压采集单元一和模糊控制器；所述供电系统包括光伏电池板、单项转换器、蓄电池、功率变换器、超级电容器和双向功率变换器；其中，所述光伏电池板与单项转换器相连，所述单项转换器通过母线连接有负载；所述蓄电池通过所述功率变换器与所述母线相连，所述超级电容器通过所述双向功率变换器与所述母线相连；所述母线通过电压采集单元一与所述模糊控制器的输入端相连，所述模糊控制器的输出端与所述双向功率放大器相连。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，其特征在于，还包括驱动电路，所述模糊控制器通过所述驱动电路与所述双向功率放大器相连。3.根据权利要求2所述的一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，其特征在于，还包括阈值判断模块和电压采集单元二，所述阈值判断模块与所述驱动电路相连，所述电压采集单元二与所述阈值判断模块相连。4.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，其特征在于，模糊控制器根据模糊规则实时平稳地调整双向功率变换器的幵关管占空比。5.根据权利要求4所述的一种基于模糊控制的光伏微网混合储能系统，其特征在于，模糊控制器主要用于实现模糊化、模糊推理以及清晰化三部分；模糊化为将原始的输入输出变量清晰值映射成模糊子集及其隶属函数，并建立模糊控制规则；模糊推理为对模糊控制规则进行一定的优化处理，以减小计算量，...

【专利技术属性】
技术研发人员：白桦，孔王莺，王正用，邱益林，
申请(专利权)人：浙江华云电力工程设计咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：