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专利号: 2017102733636
申请人: 厦门理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种风光互补发电系统切换运行的模糊控制方法,其特征在于,包括如下步骤:S1,搭建风光互补发电实验系统,其中,所述的实验系统包括一组风力发电机、一组太阳能光伏发电、一个AC/DC整流器、两个DC/DC变流器、一个DC/AC逆变器、两套蓄电池组带两个断路器,以及一个直流负载与一个交流负载;所述风力发电机提供电能供所述交流负载使用;所述太阳能光伏发电提供电能供所述直流负载使用;所述的风力发电机与太阳能光伏发电在负载端通过双向DC/AC变流器实现互联供电;

S2,根据系统的运行情况确定切换模态,建立所述风光互补发电实验系统的数学模型;

S3,基于所述数学模型,建立多模态切换模糊控制器的设计方法。

2.如权利要求1所述的设计方法,其特征在于,在步骤S2中,所述根据系统的运行情况确定切换模态,建立所述风光互补发电实验系统的数学模型的步骤包括:根据风力发电孤岛运行的蓄电池退出运行、蓄电池放电、蓄电池充电三种切换模态,建立所述风光互补发电实验系统的数学模型如公式(1)~(3):其中,Lq和Ld是d-q轴的感抗;iq和id是d-q轴的电流,ia是流过负载的电流;ψm是通过电子绕组磁通;Rs是定子阻抗;P是极对数;ρ是空气气隙;v是风速;Cp是功率因素;A是迎风的区域;ωe是电角速度;J转动系统的惯量,V_dc表示DC/DC变换器的输出电压;u表示DC/DC变换器占空比的控制信号输入;r表示风力发电机转子半径。

3.如权利要求2所述的设计方法,其特征在于,在步骤S2中,所述根据系统的运行情况确定切换模态,建立所述风光互补发电实验系统的数学模型的步骤包括:根据太阳能光伏发电孤岛运行的蓄电池退出运行、蓄电池放电、蓄电池充电三种切换模态,建立所述风光互补发电实验系统的数学模型如公式(4)~(6):其中,Vpv,iL和V0分别是光伏发电电压,电感上的电流和电容C0上的电压;R0,RL,和RM分别是电容C0,电感L,和MOSFET管的阻抗;VD是功率二极管的前向电压;ib是测量的负载电流;

ibt是蓄电池的电流,i_pv是光伏发电输出电流。

4.如权利要求3所述的设计方法,其特征在于,在步骤S2中,根据风力发电与太阳能并网运行,并结合系统内的蓄电池是否参与工作,确定切换模态如下:风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池退出运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池退出运行;或风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池退出运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池放电运行;或风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池退出运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池充电运行;或风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池充电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池退出运行;或风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池充电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池放电运行;或风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池充电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池充电运行;或风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池放电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池退出运行;或风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池放电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池放电运行;或风能发电功率流动到光伏发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池放电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池充电运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池退出运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池退出运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池退出运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池放电运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池退出运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池充电运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池充电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池退出运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池充电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池放电运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池充电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池充电运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池放电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池退出运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池放电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池放电运行;或光伏发电系统的功率流动到风能发电系统的负载,且风能发电系统的蓄电池放电运行,太阳能光伏发电系统的蓄电池充电运行。

5.如权利要求4所述的设计方法,其特征在于,在步骤S3中,选择风电发电系统的参数{id,iq,ψm,i,v,ibt}作为模糊前件变量,选择太阳能光伏发电系统的参数{Vpv,VDipv,iL,ib,ibt},所述风力发电与太阳能光伏发电系统在孤岛运行方式下可由T-S模糊模型来近似表达:在并网运行模式下风光互补发电系统可通过以下的互联T-S模糊模型近似表达:其中i∈{1,2},并且

6.如权利要求5所述的设计方法,其特征在于,所述多模态切换模糊控制器具有如下的形式:其中Kij(μi)和Kij(μi)是模糊状态反馈控制器增益,并且a在孤岛运行时为0,在并网运行时为1。

7.如权利要求6所述的设计方法,其特征在于,所述多模态切换模糊控制器的参数通过如下的步骤获得:S31,将所述多模态切换模糊控制器(10)代入(7)(8)后,分别获得如下闭环的模糊控制系统:和

S32,对(11)与(12)的连续系统进行欧拉离散化,令其中,T是采样周期;

S33,接着考虑如下的函数:

其中 是对称正定矩阵,角标i代表是子系统个数,w代表切换信号,并定义ΔV(x(t))=V(x(t+1))-V(x(t)),此时:S34,通过Young’s不等式,得到:

其中 是正定对称的矩阵;

S35,定义正定对称的矩阵 以及任意的矩阵 并随着根据(11)与(12),分别得到:

S36,组合公式(15)与(17),并且使用锥补定理与全等变换后,得到以下的公式:其中

S37,接着,组合公式(15)与(18),并且使用锥补定理与全等变换后,得到以下的公式:其中

S38,最终,多模态切换模糊控制器的参数通过求解线性矩阵不等式(19),(20)(22),(23),获得:。

8.如权利要求1所述的设计方法,其特征在于,在步骤S3之后,进一步包括搭建DSPACE的仿真测试平台。