CN104701907A - 一种风光互补***铅蓄电池的控制方法 - Google Patents

一种风光互补***铅蓄电池的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于模糊控制和PID控制技术互补的风光互补***铅蓄电池控制方法，其特征在于：通过该***既可以准确地获取铅酸蓄电池的剩余容量，又能通过模糊控制和PID控制技术互补对其充放电过程进行有效地监控和必要的基于人工智能的干预，对风机发电和光伏太阳电池板的发电能量进行最大效率的优化控制，达到最大功率跟踪得到最大效率，电源发电***对蓄电池处于充电状态时，控制***通过快速的控制算法，针对电池所处的不同容量状态来对外部两种电源和负载的充放电电流进行合理控制，提高工作效率。

Description

一种风光互补***铅蓄电池的控制方法
技术领域
涉及蓄电池充放电技术领域及电子控制领域。
背景技术
随着能源的不断枯竭，风能、太阳能等新能源的开发和利用是当今社会亟待解决的问题。蓄电池是风光互补发电***和光伏发电***中的关键部件之一，占整个发电***成本的相当一部分，因此，提高蓄电池的运行效率和使用寿命至关重要。大多数蓄电池损坏的主要原因是充放电方法不合理造成的。因此，一种好的蓄电池充放电控制策略对提高其使用寿命和使用效率起着举足轻重的作用，也对提高整个风光互补发电***运行效率、降低运行成本有着十分重要的意义。传统的蓄电池充电器除无法有效地实现对蓄电池的充放电状态监控和智能化管理，普遍存在的问题诸如充电电流小，充电时间长，且充电过程中蓄电池极化严重，以及过放电的情况，这样就大大降低蓄电池的使用寿命。
发明内容
本控制***中主要实现对风机发电和光伏太阳电池板的发电能量进行最大效率的优化控制，达到最大功率跟踪得到最大效率的功能。在风能和太阳电池板处于不同的工作状态，即电源发电***对蓄电池处于充电状态时，控制***通过快速的控制算法，针对电池所处的不同容量状态来对外部两种电源和负载的充放电电流进行合理控制。使充放电电流大小和充电时间进行动态调整，从而提高充电效率，同时也使蓄电池得到有效保护。整个***硬件电路结构模型如图1所示，由三大功能模块组成：核心控制模块、检测模块、输出控制模块构成。每个模块实现不同的功能，通过中央控制CPU对***进行协调工作。
本发明提出了一种基于检测蓄电池电压偏差信号量所处的范围而进行的PID控制和模糊控制互补的控制方法，该方法能够达到改善***的控制性能，准确判断电池在每一个时刻的状态，从而达到优化控制保护电池和提高风光发电***效率的目的，其控制器框图如图2所示。该控制器主要由两部分组成：模糊控制器和PID控制器。使用PID控制器的主要目的就是获取到控制***给定的当前蓄电池电压与实际电压的差值较小时即e(f)较小时进行调节输出一个信号u(0)，该输出信号经过相应处理后，就能够控制MOS管的开通占空比而实现相应的充电电流。
附图说明
图1为***硬件电路结构模型图；
图2为控制器框图；
图3为***原理框图；
图4为控制流程图。
具体实施方式
当风机和太阳电池板正常工作输出时，由硬件电路对其输出进行有效隔离而互不影响，其后续工作过程为：首先检测该电压能否达到电池的充电要求，在满足基本充电要求的情况下通过控制器对电池两端的电压进行实时监控，在得到蓄电池准确容量时分为三种情况，通过ATmegal6微处理器的PWM模块输出控制充电电压和电流对电池进行充电，同时单片机实时监测负载的工作电流和当前蓄电池的容量来对整个风光发电控制***进行动态调整，实现智能充放电控制。
如图2所示，其控制规律为：
式中：e(f)是控制器的输入；11(0既是控制器的输出同时又是被控对象的输入；KD、碌b分别为比例、积分和微分系数。在风光发电***中，当电池的状态和风光发电状态和负载状态在某一种条件满足时，在偏差e较小的时候采用常规的PID控制以减少***的静态误差而在产生极小偏差的时候采用零处理，以防止控制***过于频繁的调节作用所引起***持续振荡从而保证***的稳定性和控制性能。而该控制器的最大特点是在电池电压偏差较大的时候采用模糊控制的方法，以减小***的响应超调，加快反应时间，二者之间的转换可以通过事先设定控制量取值范围进行自动调节，这样就可以根据不同的条件即控制量所处范围不同而自动选用不同的控制策略，本***采用一个二维模糊控制器，以蓄电池设定值Un和实际测量值Uo的误差e及误差变化率eo作为输入量，模糊化后转化为模糊集合，然后根据模糊控制规则采用离散方式计算出模糊控制表存于CPU存储器中，其中，E、Ec分别为e、cc的模糊量，u为输出控制量，U为输出量。将复杂的在线性推理简化为查表运算，可提高***的响应速度。***原理框图如图3所示。
从图3中可以看出：模糊控制器输入e、ec和输出u均划分为五个模糊子集，记为{NB，NS，O，PS，PB}。并将其论域量化为{一3，一2，一1，0，1，2，3}七个等级，模糊子集的隶属函数采用三角形。根据实际控制经验确定误差e、误差变化率ec和输出控制量u的基本论域分别为：[-20，20]、[-12，12]和[_30，30]。为使其转化为整数论域[-3，3]则量化因子Ke=0．15、Kec=O．25，比例因子Ku=0．1。对于在某一特定情况下的模糊控制结构，控制规则确定原则是必须确保控制器的输出能使***输出响应的动静特性达到最佳，根据实际蓄电池端电压情况和蓄电池特性曲线。其控制流程图如图4所示。

Claims (5)

1.一种风光互补***铅蓄电池的控制方法，包括铅酸蓄电池实时检测***、铅酸蓄电池实时检测***、铅酸蓄电池的剩余容量采集、电池充放电过程进监控及人工智能干预。
2.根据权利要求1所述风光互补***铅蓄电池的控制方法，其特征在于，采用模糊控制和PID控制技术互补对电池***进行智能控制。
3.根据权利要求1所述风光互补***铅蓄电池的控制方法，其特征在于，本控制***中主要实现对风机发电和光伏太阳电池板的发电能量进行最大效率的优化控制，实现的功能。
4.根据权利要求1所述风光互补***铅蓄电池的控制方法，其特征在于，通过快速的控制算法，针对电池所处的不同容量状态来对外部两种电源和负载的充放电电流进行控制。
5.根据权利要求1所述风光互补***铅蓄电池的控制方法，其特征在于，每个模块实现不同的功能，通过中央控制CPU对***进行协调工作。
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Cited By (2)

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