[发明专利]一种基于网络延时补偿的直流微电网多模态切换控制方法

权利要求书

1.一种基于网络延时补偿的直流微电网多模态切换控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1：搭建直流微电网多模态切换系统；其中，所述直流微电网多模态切换系统包括光伏发电板、DC/DC模块、双向DC/DC模块、铅酸电池和直流负载；所述光伏发电板通过所述DC/DC模块与所述直流负载连接；所述铅酸电池通过所述双向DC/DC模块与所述直流负载连接；所述光伏发电板还与所述铅酸电池连接；

步骤S2：根据物理学原理以及T-S模型的表达方法，建立直流微电网多模态切换系统模型；

步骤S3：设计基于可达集切换网络延时估计器，用以使得直流微电网系统网络延时的信号摄动被限定在一定的界限内；

步骤S4：设计基于延时补偿的可达集切换控制器，用以使得直流微电网系统能够稳定运行，并保证其稳态性能。

其中，所述步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21：在欠功率模式下，建立带升压转换器的铅酸电池动态模型，如公式(1)所示：

式中，LA表示铅酸电池，φ_m，LA是流入电源内部的电流，φ_1，LA是流入电阻R_1，LA的电流，R_0，LAR_1，LAR_2，LA是铅酸电池内部的电阻，C_0，LA和C_1，LA是铅酸电池内部的电容，L_LA是双向DC/DC转换器的电感，u₃表示双向DC/DC转换器工作在升压模式的控制输入，v_0，LA表示电阻R_0，LA的两端电压，v_LA是铅酸电池输出端电压，G_p，LA是铅酸电池内部参数，是它的导数，v_PN，LA是电阻R_0，LA和R_2，LA之间的端点对地电压，是它的导数，φ_p，LA是电阻R_0，LA和R_2，LA之间的端点对地电流；

带降压转换器的光伏发电动态模型如公式(2)所示：

式中，PV表示光伏发电板，φ_PV和v_PV分别是光伏发电板的电流和电压，C_PV和C_0，PV分别是光伏发电板的输出电容和输入电容，L_PV的光伏发电板的输出电感，R_0，PV和R_L，PV和R_M，PV是光伏发电板的电阻，φ_L，PV是流过电感L_PV的电流，V_D，PV是二极管两端电压，φ_0，PV和v_0，PV分别是流过电阻R_0，PV的电流和R_0，PV两端电压，u₁是表示双向DC/DC转换器工作在降压模式的控制输入；

在欠功率模式下，光伏电源和铅酸电池都可以提供给直流负载；根据戴维南定理得：

v_0，LA＝φ_0，LAR_line，LA+(φ_0，LA+φ_0，PV)R_load，

v_0，PV＝φ_0，PVR_line，PV+(φ_0，LA+φ_0，PV)R_load， (3)

式中R_line，LA和R_line，PV分别是铅酸电池和光伏系统中电力线的电阻，R_load是负载电阻。

为了光伏发电板达到MPPT的输出效果，可由下式计算:

其中L和C₀是转换器内部的电感与电容；u表示占空比取值u∈[0，1]；φ_pv是太阳能光伏的输出电流，v^*是最大功率追踪的参考电压误差；其中电子储能q＝1.6×10^-19C，是结构性的特征参数取值在φ∈[1,5]，玻尔兹曼常数K＝1.3805×10^-23J/^OK，T是太阳能光伏温度；n_p是并行发电单元与串级发电单元的数量；I_rs是逆饱和电流；

令e_0，LA＝v_0，LA-v_ref，e_0，PV＝v_0，PV-v_ref,e_PV＝v_PV-v^*；结合公式(1)—(4)，得到以下的微分方程：

令x(t)＝[φ_1，LA φ_m，LA e_0，LA e_pv φ_L，PV e_0，PV]^T,并选择作为模糊前件变量,那么非线性系统由以下模糊系统表达：

系统规则如果z₁是z₂是……，直到z₁₀是那么

式中为第l个模糊推理规则；r是推理规则的数量；是模糊集；和分别表示系统状态和控制输入，其中表示系统状态矩阵的阶，其中表示系统控制输入矩阵的阶；是可测量的变量；第l个局部模型{A_l，B_l}和干扰ω(t)定义如下：

k₁＝C_0，LAR_load，k₂＝C_0，PVR_load，k₃＝R_line，LA+R_load，k₄＝R_line，PV+R_load，

步骤S22：在可接受功率模式下，系统模型如下：

令e_0，PV＝v_0，PV-v_ref和e_PV＝v_PV-v^*，其中v^*在式(5)中定义，v_refis输出电压参考值；x(t)＝[e_PV φ_L，PV e_0，PV]^T，选择作为模糊前件变量，得到增益的模糊系统如下：

系统规则如果z₁是z₂是……，z₄是那么

式中表示第l个模糊推理规则；r推理规则的个数；是模糊集；和分别表示系统状态和控制输入，其中表示系统状态矩阵的阶，其中表示系统控制输入矩阵的阶；是测量变量；第l个局部模型{A_l，B_l}和干扰项ω(t)得出如下：

步骤S23：在过功率模式下，系统模型如下：

在过剩功率模式下，将光伏电源提供给直流负载和铅酸蓄电池；根据基尔霍夫定律，得：

令x(t)＝[φ_1，LA φ_m，LA φ_L，LA e_pv φ_L，PV e_0，PV]^T并选择作为模糊前件变量，增益模糊系统由以下得到：

系统规则是z₂是……，z₉是那么

其中表示第l个模糊推理规则；中r是推理规则的个数；是模糊集；和分别表示系统状态和控制输入，其中表示系统状态矩阵的阶，其中表示系统控制输入矩阵的阶；是可测量的变量；第l个局部变量{A_l，B_l}和干扰项ω(t)由下式得出：

步骤S24：基于欠功率、可接受和过功率三种模式，经过离散化进一步建立互为切换的离散系统模型如下：

x(t+1)＝A_i(μ)x(t)+B_i(μ)u(t)+D_i(μ)d(t)， (15)

式中，i∈[1，2，3]，这里的i表示切换系统的个数。