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专利号: 2023115225859
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种新能源制氢变换器优化控制方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、通过电压采样模块和电流采样模块分别采集Cuk变换器的输出电压和电感电流信号,并将采样信号输入ADC模块中;

S2、通过ADC模块将采集的输出电压和电感电流信号转换为数字信号,并将数字信号输入到分数阶滑模控制模块中;

S3、分数阶滑模控制模块根据输出电压和电感电流的数字信号建立Cuk变换器系统的数学模型;

S3中,根据输出电压和电感电流的数字信号建立Cuk变换器系统的数学模型具体为:Cuk变换器分为两个工作模态,模态一为开关导通,该模态持续时间记为0

根据状态平均法可得Cuk变换器的数学模型为:假设 那么Cuk变换器的数学模型变为:其中L为Cuk变换器输出侧电感,Uo为Cuk变换器输出电压,C为Cuk变换器输出侧电容,R为Cuk变换器负载电阻,Uin为Cuk变换器输入电压;

依据变换器系统的数学模型进行扰动估计具体如下:假设输出电压误差为e1,其导数为e2,得到一个扰动误差方程:其中Uref为设定的参考电压,L(e,t)为输入电压或负载电阻发生变化时产生的扰动;

S4、依据Cuk变换器系统的数学模型进行扰动估计;

S4中依据变换器系统的数学模型进行扰动估计具体如下:假设输出电压误差为e1,其导数为e2,得到一个扰动误差方程:其中,Uref为设定的参考电压,L(e,t)为输入电压或负载电阻发生变化时产生的扰动;

S5、根据扰动估计建立分数阶滑模面,基于分数阶滑模面设计Cuk变换器系统的控制律;

S6、使用改进JAYA算法得到控制率参数;

S6中,改进的JAYA算法具体如下:

A1、初始化种群参数T、初始化到达律参数K2;

A2、计算目标值Jo:

A3、求得到达律参数K2的最优解,记为 表示第t代的K2最优解在第j维上的值;

l u

其中, 是新生成的解在第j维上的值,ra(0,1)表示0到1的随机数,ra(X,X)表示目标值的最大和最小值;

A4、如果将生成的新参数带入到控制器,所得目标值比原始参数对应的目标值优秀,则用新参数代替原始参数,否则不替换,然后对下一个参数进行JAYA迭代;当遍历完所有参数之后,进行下一轮迭代;

A5、判断是否满足以下终止条件:

目标值Jo小于等于1‰,稳定时间小于等于1s,如果不满足则返回S3;

A6、输出最优解;

S7、根据控制律参数得到对应的占空比,输出驱动信号控制Cuk变换器开关管的导通与关断。

2.根据权利要求1所述的新能源制氢变换器优化控制方法,其特征在于:S5中建立的分数阶滑模面及控制律具体如下:设计分数阶滑模面 其中 是以t0为起始时刻,t为积分变量的α阶Riemann–Liouville定于分数阶导数,λ、ρ为控制系数,sgn(e2)为关于e2的符号函数;

基于所设计的分数阶滑模面,控制率u设计为:其中K1和K2为到达律的参数,δ为扰动偏置。