燃料電池在利用氫能進(jìn)行供電的過程中,存在供電功率軟特性問題,該特性會(huì)導(dǎo)致冷啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、功率跟隨的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢。加入燃料電池供電系統(tǒng)能量管理的目的在于有效解決這一問題。本文以燃料電池集成供電系統(tǒng)為研究對(duì)象,主要研究燃料電池集成供電系統(tǒng)的能量管理體系及基于燃料電池功率軟特性補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)能量管理策略問題。首先,確定了燃料電池集成供電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),分析了各組成單元特點(diǎn);選取三重化雙向DC/DC變換器作為多源供電系統(tǒng)的主電路拓?fù)?闡述了三重化雙向DC/DC變換器原理,建立了變換器的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)了其主電路參數(shù),分析了變換器的控制方式,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了燃料電池集成供電系統(tǒng)的能量管理體系,確定了燃料電池集成供電系統(tǒng)的容量配置;從分析燃料電池功率軟特性機(jī)理出發(fā),提出基于燃料電池功率軟特性的能量管理策略,協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能量流動(dòng),并確定了燃料電池集成供電系統(tǒng)的工作模態(tài)及模態(tài)進(jìn)入與切換判據(jù)。利用MATLAB/Simulink軟件搭建燃料電池集成供電系統(tǒng)的仿真模型,在各種工作模態(tài)下對(duì)系統(tǒng)供電進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果在平穩(wěn)母線電壓和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速性方面均表現(xiàn)良好,驗(yàn)證了理論分析的正確性。開發(fā)... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三重化雙向Buck-Boost變換器仿真模型

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文56PWM13GNDSH1R7933K/080512U10IEDN7550B456IN+IN-GNDVDDOUTSRCOUTSNKGO1GC1C471nFFB115V124VL25.8uH/1206C514.7uF/50V/0805AGND1419710SH115V1IA1VinGND+VcNC0VF2415D-1WC51Cap100uF/50VC501uF/0805GO1R721206J20RR731206J20RR761206J20RR801206J20RG1GC1R741206J20RR771206J20R圖4-10驅(qū)動(dòng)電路Fig.4-10Drivecircuit通過對(duì)變換器硬件部分的主電路、信號(hào)調(diào)理采樣電路、電壓電流保護(hù)電路和驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、制版、焊接和調(diào)試，最終研制了三臺(tái)三重化雙向Buck/Boost變換器樣機(jī)，如圖4-11所示。圖4-11三重化雙向Buck/Boost變換器樣機(jī)Fig.4-11Triplexbi-directionalbuck/boostconverterprototype4.3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)燃料電池集成供電系統(tǒng)的控制器由能量管理上層控制器，和各臺(tái)變換器的底層控制器組成，能量管理控制器是MCGS工控機(jī)組態(tài)平臺(tái)，變換器控制器是以TMS320F28335控制芯片為核心的控制板，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能量管理，功率分配。系統(tǒng)的控制程序主要包括，系統(tǒng)主程序，初始化程序，中斷服務(wù)程序和能量管理程序。4.3.1主程序圖4-12為主程序流程圖，主程序包括關(guān)閉總中斷，系統(tǒng)初始化，開放總中斷，通信處理程序，外部IO處理程序，軟件保護(hù)程序。在執(zhí)行主循環(huán)程序時(shí)，若發(fā)生了中斷請(qǐng)求，則CPU開始進(jìn)入中斷程序，執(zhí)行完中斷程序之后返回主程序中繼續(xù)執(zhí)行主循環(huán)程序。

4實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析594.4MCGS能量管理平臺(tái)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用MCGS工控機(jī)作為能量管理的平臺(tái)，通過進(jìn)行MCGS組態(tài)軟件變量設(shè)計(jì)、設(shè)備窗口配置、界面設(shè)計(jì)和后臺(tái)程序編程等步驟，分別設(shè)計(jì)了如圖4-16所示的燃料電池集成供電系統(tǒng)能量管理主界面、各電源控制界面、模式選擇界面和數(shù)據(jù)記錄界面。(a)能量管理平臺(tái)主界面(b)電源控制界面(c)模式選擇界面(d)數(shù)據(jù)管理界面圖4-16燃料電池集成供電系統(tǒng)能量管理平臺(tái)設(shè)計(jì)Fig.4-16Designofenergymanagementplatformforfuelcellintegratedpowersupplysystem燃料電池集成供電系統(tǒng)的MCGS能量管理實(shí)物平臺(tái)，如圖4-17所示，能夠用于管理能量流動(dòng)，控制DC/DC變換器啟停，運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄等功能，分別從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫變量、運(yùn)行策略、設(shè)備窗口編輯和用戶窗口頁面等方面對(duì)MCGS能量管理平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而保證對(duì)燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容三者功率進(jìn)行合理分配，并實(shí)現(xiàn)能量高效合理利用。圖4-17MCGS能量管理平臺(tái)Fig.4-17MCGSenergymanagementplatform

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3393944