一种基于状态机多输入直流变换器开关状态的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于开关控制领域，尤其涉及一种基于状态机多输入直流变换器开关状态 的控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着人类对可再生能源的利用越来越广泛，微电网的发展越来越受到关注。近五 年来，经过不断的深入研究，微电网的发展取得了显著的成果。美国将微电网定义为由负载 和分布式电源组成的新型供电系统。其主要利用的是新型可再生输入源，例如风能和太阳 能等，它的广泛应用能够降低不可再生能源短缺的问题，而且对环境污染问题也有极大的 改善。欧洲更是利用电力电子技术和智能控制技术将传统供电系统和微网供电系统结合起 来在保证负载不间断供电的同时充分提高能源利用率。我国在这方面研究也是硕果累累， 包括对输入源的发展以及微网中的各器件和控制策略等方面。而研究微网中的关键电力电 子器件多输入直流变换器对微网的发展和应用有很大的帮助。微网中微源直接和多输入直 流变换器相连，然而直流变换器又是一类典型的非线性时变系统，存在着丰富的非线性动 力学行为，如各种类型的分岔、混沌等。尤其在多输入直流变换器系统中，为实现多输入源 同时向负载供电，从而呈现出更为复杂的非线性现象。从而影响到整个系统的效率因此研 究多输入变换器的开关状态和其控制方式是非常关键的。
[0003] 在微网中分布电源是通过直流变换器向负载供电，其中间歇性电源（风能、光能） 易受到天气变化的影响因此在某个时段分布式电源的工作类型和状态就对应了多输入变 换器的开关状态。实际应用中，微源的实时选择并不是靠人工进行，人类也不可能对微源进 行实时管理控制。并且多输入直流变换器系统中复杂的非线性现象也会影响到系统效率。 因此缺乏一种智能控制策略时，将难以找到合适的输入状态类型，这使得不能保证负荷的 不间断供供电，也不能有效回避相应系统的非线性影响。因此会大大降低能源利用率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于状态机多输入直流变换器开关状态的控制方法， 旨在解决上述的技术问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种基于状态机多输入直流变换器开关状态的控制方法， 所述控制方法包括以下步骤：
[0006] A、判断间歇性电源的输出电压是否大于预设值，如是，则间歇性直流变换器开关 闭合并给储能装置充电，如否，则执行步骤B;
[0007] B、判断连续性电源的是否有电压输出，如有电压输出，则连续性直流变换器开关 闭合且给储能装置充电并执行第一判断步骤，如无电压输出，则执行步骤C;
[0008] 所述第一判断步骤：执行步骤A，且在步骤A中，如是，则当前闭合开关断开且间歇 性直流变换器开关闭合并给储能装置充电，如否，则执行步骤B;
[0009] C、储能装置直流交换器开关闭合并执行第二判断步骤；
[0010] 所述第二判断步骤：执行步骤A，在步骤A中，如是，则当前闭合开关断开且间歇性 直流变换器开关闭合并给储能装置充电，如否，则执行步骤B，在步骤B中，如是，则当前闭 合开关断开，间歇性直流变换器开关闭合并给储能装置充电，执行第一判断步骤，如否，则 执行步骤C;
[0011] 当控制器检测储能装置充满电时，断开储能装置充电开关。
[0012] 本发明的进一步技术方案是：在控制方法过程中三类输入源的优先级顺序为间歇 性电源、连续性电源及储能装置。
[0013] 本发明的进一步技术方案是：所述控制方法中三类输入源运行呈现八种状态，其 八种状态分别为停机状态、间歇状态、无储能状态、连续性状态、间歇性稳定状态、连续性稳 定状态、紧急状态及综合状态。
[0014] 本发明的进一步技术方案是：所述间歇状态、无储能状态、间歇性稳定状态及综合 状态的运行中间歇性电源处于工作状态输出受环境影响改变存在较大波动采用最大功率 跟踪控制。
[0015] 本发明的进一步技术方案是：所述无储能状态、连续性状态及综合状态的运行中 连续性电源处于工作状态能源充足且功率可调采用PQ控制。
[0016] 本发明的进一步技术方案是：所述间歇性电源采用的是风力发电和光伏发电。
[0017] 本发明的进一步技术方案是：所述连续性电源采用的是燃料电池。
[0018] 本发明的有益效果是：减少了器件和相关的控制电路，减小了功率损耗；可以达 到高的功率密度。有效的管理；紧凑的布局，提高了系统的稳定性；容易实现集中控制；降 低了系统的成本和减小了系统的体积。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明实施例提供的基于状态机多输入直流变换器开关状态的控制方法 的流程图。
[0020] 图2是本发明实施例提供的双输入Buck变换器示意图。
[0021] 图3是本发明实施例提供的多输入变换器的集成的示意图。
[0022] 图4是本发明实施例提供的多输入变换器的电路拓扑示意图。
[0023] 图5是本发明实施例提供的微网运行状态转换示意图。
[0024] 图6是本发明实施例提供的典型单元夏日用电剖析图。
[0025] 图7是本发明实施例提供的一天的风速变化图。
[0026] 图8是本发明实施例提供的一天的光照强度变化图。
[0027] 图9是本发明实施例提供的三种状态转移模型图。
[0028] 图10是本发明实施例提供的嵌入式pic系统状态机能源选择图。
[0029] 图11是本发明实施例提供的二段状态转移图。
[0030] 图12是本发明实施例提供的二段状态程序转移图。
[0031] 图13是本发明实施例提供的输出功率变化条形图。
[0032] 图14是本发明实施例提供的状态转移图。
[0033] 图15是本发明实施例提供的程序转移图。
[0034] 图16是本发明实施例提供的状态机模型。
[0035]图17是本发明实施例提供的只变一种输入源的控制系统仿真模型。
[0036]图18是本发明实施例提供的状态机输出图。
[0037] 图19是本发明实施例提供的状态机波形图。
[0038] 图20是本发明实施例提供的输入源状态图。
[0039] 图21是本发明实施例提供的输出功率条形图。
[0040] 图22是本发明实施例提供的间歇状态到无储能状态机模型图。
[0041] 图23是本发明实施例提供的间歇状态到无储能连接状态仿真模型图。
[0042]图24是本发明实施例提供的状态机输出图一。
[0043]图25是本发明实施例提供的状态机输出波形图一。
[0044] 图26是本发明实施例提供的间歇状态到连续性状态转移图。
[0045] 图27是本发明实施例提供的间歇状态到综合连接状态转移图。
[0046] 图28是本发明实施例提供的连续性状态到综合连接状态转移图。
[0047] 图29是本发明实施例提供的间歇状态到连续性状态机控制模型图。
[0048]图30是本发明实施例提供的间歇状态到综合连接状态机控制模型图。
[0049]图31本发明实施例提供的连续性状态到综合连接状态机控制模型图。
[0050]图32是本发明实施例提供的间歇状态到连续性状态机输出图。
[0051]图33是本发明实施例提供的间歇状态到连续性状态机输出波形图。
[0052] 图34是本发明实施例提供的间歇状态到综合连接状态机输出图。
[0053] 图35是本发明实施例提供的间歇状态到综合连接状态机输出波形图。
[0054] 图36是本发明实施例提供的连续性状态到综合连接状态机输出图。
[0055] 图37本发明实施例提供的连续性状态到综合连接状态机输出波形图。
[0056] 图38是本发明实施例提供的不同衡量单独输入示意图。
[0057] 图39是本发明实施例提供的不同衡量同时输入示意图。
[0058] 图40是本发明实施例提供的多个状态机并联示意图。
[0059] 图41是本发明实施例提供的多个状态机并联的输出示意图。
[0060] 图42是本发明实施例提供的多个状态机并联的输出波形示意图。
【具体实施方式】
[0061] 图1示出了本发明提供的基于状态机多输入直流变换器开关状态的控制方法的 流程图，其详述如下：
[0062] 步骤S1，判断间歇性电源的输出电压是否大于预设值，如是，则间歇性直流变换器 开关闭合并给储能装置充电，如否，则执行步骤S2。
[0063] 步骤S2,判断连续性电源的是否有电压输出，如有电压输出，则连续性直流变换器 开关闭合且给储能装置充电并执行第一判断步骤，如无电压输出，则执行步骤S3 ;所述第 一判断步骤：执行步骤S1，且在步骤S1中，如是，则当前闭合开关断开且间歇性直流变换器 开关闭合并给储能装置充电，如否，则执行步骤S2。
[0064] 步骤S3,储能装置直流交换器开关闭合并执行第二判断步骤；所述第二判断步 骤：执行步骤S1，在步骤S1中，如是，则当前闭合开关断开且间歇性直流变换器开关闭合并 给储能装置充电，如否，则执行步骤S2,在步骤S2中，如是，则当前闭合开关断开