[发明专利]一种太阳能飞行器集群化光储供电系统

权利要求书

1.一种太阳能飞行器集群化光储供电系统，包括光伏电池；其特征在于：至少还包括根据功率需求输出需求功率的M个智能电源模块、将N个智能电源模块进行串并联的串并联供电模块、根据负载的需求进而控制串并联供电网工作状态的出力系数调节模块；M和N均为大于2的自然数，且M不小于N；其中，

所述光伏电池根据参数等级不同划分为多个光伏电池子模块；

每个智能电源模块包括：

光伏功率输入控制单元，基于光伏最大功率点跟踪算法，获取光伏功率并传递到储能单元及负载；

储能单元，在满足负载需求的前提下，将剩余的光伏能量储存起来；

功率输出控制单元，实现稳压输出。

2.根据权利要求1所述的太阳能飞行器集群化光储供电系统，其特征在于，所述参数等级包括电压等级和功率等级；。

3.根据权利要求1所述的太阳能飞行器集群化光储供电系统，其特征在于，每个智能电源模块还包括彼此进行数据交互的通信模块。

4.根据权利要求1所述的太阳能飞行器集群化光储供电系统，其特征在于，所述功率输出控制单元包括DC/DC单元，所述功率输出控制单元通过负反馈调节控制方法实现单模块的稳压输出。

5.根据权利要求1所述的太阳能飞行器集群化光储供电系统，其特征在于，对于串联的多个智能电源模块，通过调节各输出电压实现不同模块按指定比例输出功率。

6.根据权利要求1所述的太阳能飞行器集群化光储供电系统，其特征在于，对于并联输出的多个智能电源模块，通过下垂控制方法实现输出功率比例的调节。

7.根据权利要求1所述的太阳能飞行器集群化光储供电系统，其特征在于，所述M个智能电源模块组成m×n的电源阵列，其中，n个智能电源模块串联为一组，组成一个可控的直流电压源，经过缓冲电感与系统直流母线连接，m个智能电源模块组串并联构成一个智能电源模块阵列，通过母线向负荷供电；m和n均为自然数。

8.根据权利要求1所述的太阳能飞行器集群化光储供电系统，其特征在于，所述出力系数调节模块包括两级控制策略；

定义出力指数S，即光伏发电功率、电池荷电状态及负荷状况的函数，适用于电源模块、模块串和模块阵列，并且从底层到高层是代数和的关系，即

其中，S_j表示第j个组串的出力指数，S_jk表示第j个组串的第k个模块的出力指数，n_j表示第j个组串的模块个数；S_T表示模块阵列的出力指数，m为阵列的组串个数；

当模块阵列的输出功率PG等于负荷的功率P_L，直流母线电压U_g保持在期望值U_{g_ref}；当P_G＞P_L时，U_g高于U_{g_ref}；当P_G＜P_L时，U_g低于U_{g_ref}；以U_g与U_{g_ref}的差值为输入信号，通过PI调节器获得负荷功率的信息PL，并将信息PL作为模块阵列的功率指令P_{g_ref}

一级控制实现对指定电压和处理系数的跟踪，采用双闭环反馈控制策略，C₁和C₂分别为电压环和电流环控制器，d_i为下垂系数；一级控制器以功率输出单元中的MOSFET作为执行单元，通过控制占空比实现控制目标；输出电压以及出力系数给定值由二级控制给出；控制目标表示为：

其中，U_oi和I_oi分别为第i个智能电源模块的输出电压和输出电流，P_load为负荷所需功率，δ_i为第i个智能电源模块的出力系数，满足

二级控制通过智能电源模块之间的对等通信，采用分布式控制方法，每个节点单元通过局部信息交互独立地实现智能电源模块间的协同工作；二级控制器对各模块的输出电压、电流进行状态采集，同时需要通讯网络进行数据交互；二级控制器为：

d_i＝g(x₁，x₂，...，x_N，P，P_load)

二级控制器以智能电源模块之间状态交互为基础，每个智能电源模块将自身状态(x_i，P_i)、通过通信网络获取的邻居模块状态(x_j，P_j)作为负反馈控制的参数传入二级控制器，其中，P＝[P₁，P₂，...，P_N]^T是每个智能电源的光伏输入功率；通过计算决定响应的第i个智能电源模块的输出电压及出力系数，进而对该智能电源模块输出的功率进行调整。