本文關(guān)鍵詞：基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 質(zhì)子交換膜燃料電池 虛擬同步發(fā)電機(jī) 直流變換器

【摘要】：以燃料電池等新能源為主的分布式發(fā)電越來越得到人們的關(guān)注,其在傳統(tǒng)電網(wǎng)中所占比重也越來越大。而分布式發(fā)電系統(tǒng)中各個(gè)分布式電源都有同一輸出接口(逆變器),若將這些逆變器控制策略統(tǒng)一成具有同步發(fā)電機(jī)特性的模型,那么現(xiàn)有電力系統(tǒng)中積淀的經(jīng)驗(yàn)便可直接借鑒,這一控制思想稱為虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)。本文建立了采用虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)的質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng),并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證其在孤島模式運(yùn)行和并網(wǎng)模式運(yùn)行條件下系統(tǒng)的特性。本文分如下四個(gè)部分進(jìn)行描述:第一個(gè)部分描述當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行的種種弊端,引出建立分布式發(fā)電系統(tǒng)是解決這些問題的方向之一;闡述燃料電池發(fā)展概況并介紹了質(zhì)子交換膜燃料電池模型的研究現(xiàn)狀;給出了目前逆變器三相全控橋式結(jié)構(gòu)和三種常用控制方法;著重分析了加入同步發(fā)電機(jī)電磁暫態(tài)過程的電壓型虛擬同步發(fā)電機(jī)等效和控制方法;提出本文需要構(gòu)建的質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)要求。第二個(gè)部分使用半經(jīng)驗(yàn)法構(gòu)建了質(zhì)子交換膜燃料電池的仿真模型,包括堆電壓模型、燃料流量模型、動(dòng)態(tài)分析簡化模型及其外圍設(shè)備等效模型;給出其對(duì)應(yīng)的靜態(tài)特性曲線和動(dòng)態(tài)特性曲線,并分析不同溫度下電池電壓和功率曲線。第三個(gè)部分仿照同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制方法,構(gòu)建虛擬同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和控制方法,即建立虛擬同步發(fā)電機(jī)的電磁方程、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程、調(diào)速器控制方法及勵(lì)磁器控制方法;引入雙PI內(nèi)環(huán)控制的方法用來更加逼近同步發(fā)電機(jī)模型,指出采用電壓環(huán)作為雙PI內(nèi)環(huán)的弊端,設(shè)計(jì)了電流作為雙PI內(nèi)環(huán)的控制方法;給出控制策略中關(guān)鍵參數(shù)的選取方法和電路里濾波參數(shù)的設(shè)計(jì)方法;給出了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)原理圖和設(shè)計(jì)思路,包括主控板、拓展板、轉(zhuǎn)接板、驅(qū)動(dòng)板、采樣板和顯示板;簡單介紹了控制軟件編程基本思想。第四個(gè)部分搭建虛擬同步發(fā)電機(jī)控制孤島模式運(yùn)行和并網(wǎng)模式運(yùn)行條件仿真,驗(yàn)證其和同步發(fā)電機(jī)一致性;并完成了采用虛擬同步發(fā)電機(jī)的質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)孤島模式和并網(wǎng)條件下的仿真,仿真結(jié)果表明,本文搭建的質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可以良好地輸出指定功率,滿足前文提出的技術(shù)要求,同時(shí)得到了虛擬同步發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)子慣量有助于消除直流變流器引起的輸出電壓、電流、功率的超調(diào)的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：質(zhì)子交換膜燃料電池 虛擬同步發(fā)電機(jī) 直流變換器
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM61;TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究工作的背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 燃料電池技術(shù)的發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 PEMFC模型研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 接口逆變器控制理論研究現(xiàn)狀13-20
• 1.3 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20-22
• 1.4 本文的主要工作、創(chuàng)新點(diǎn)及結(jié)構(gòu)安排22-24
• 第二章 質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)與建模24-38
• 2.1 PEMFC的工作原理及動(dòng)態(tài)特性24-26
• 2.1.1 PEMFC的工作原理24-25
• 2.1.2 PEMFC的動(dòng)態(tài)特性25-26
• 2.2 PEMFC建模26-31
• 2.2.1 模型假設(shè)26
• 2.2.2 PEMFC數(shù)學(xué)模型26-31
• 2.3 PEMFC性能分析31-34
• 2.3.1 PEMFC靜態(tài)特性31-33
• 2.3.2 PEMFC動(dòng)態(tài)特性33-34
• 2.4 PEMFC發(fā)電系統(tǒng)34-37
• 2.4.1 DC/DC拓?fù)浼捌淇刂撇呗?/span>35-37
• 2.4.2 逆變器拓?fù)?/span>37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 虛擬同步發(fā)電機(jī)的原理及控制方法38-62
• 3.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型38-39
• 3.2 同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型39-42
• 3.2.1 基本方程39-41
• 3.2.2 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程41
• 3.2.3 電磁暫態(tài)、電磁功率和端電壓方程41-42
• 3.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制器42-51
• 3.3.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)控制方法42
• 3.3.2 虛擬同步發(fā)電機(jī)的調(diào)速器42-44
• 3.3.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制器44-47
• 3.3.4 雙PI控制內(nèi)環(huán)47-51
• 3.4 關(guān)鍵參數(shù)的確定51-53
• 3.4.1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J51-52
• 3.4.2 暫態(tài)電勢(shì) 'dE和q3.4.2E?52
• 3.4.3 濾波器設(shè)計(jì)52-53
• 3.5 樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建53-61
• 3.5.1 控制電路硬件設(shè)計(jì)54-59
• 3.5.2 控制軟件設(shè)計(jì)59-61
• 3.6 本章小結(jié)61-62
• 第四章 仿真結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)62-73
• 4.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)特性驗(yàn)證62-67
• 4.1.1 孤島模式運(yùn)行62-64
• 4.1.2 并網(wǎng)模式運(yùn)行64-67
• 4.2 基于PEMFC的虛擬同步發(fā)電機(jī)仿真67-71
• 4.2.1 孤島模式運(yùn)行67-70
• 4.2.2 并網(wǎng)模式運(yùn)行70-71
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析71-72
• 4.3.1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形71
• 4.3.2 逆變器阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)71-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 總結(jié)73
• 5.2 存在的問題及展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 附件79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果80-81

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王春云,鄧金智,呂湘濱;生活垃圾燃料電池發(fā)電裝置[J];中氮肥;2001年03期

2 許世森;;燃料電池發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J];電力設(shè)備;2001年01期

3 洪明子,崔明燦;燃料電池發(fā)電技術(shù)[J];吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào);2005年03期

4 龍會(huì)國;;燃料電池發(fā)電技術(shù)[J];湖南電力;2006年04期

5 ;燃料電池發(fā)電技術(shù)獲重大突破[J];有色設(shè)備;2009年02期

6 梁麗萍，，高蔭本，陳誦英;燃料電池發(fā)電技術(shù)概述[J];煤炭轉(zhuǎn)化;1995年04期

7 熊一權(quán);燃料電池發(fā)電技術(shù)[J];中國電力;1998年09期

8 ;使用廢氣的燃料電池發(fā)電[J];中國鍋爐壓力容器安全;2000年05期

9 林煒程;;新結(jié)構(gòu)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)研究[J];黃金時(shí)代(學(xué)生族);2011年09期

10 ;延伸閱讀[J];電子產(chǎn)品世界;2006年15期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 沈國橋;徐德鴻;朱選才;奚淡基;;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與逆變控制研究[A];2006中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2006年

2 沈國橋;徐德鴻;朱選才;奚淡基;;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與逆變控制研究[A];浙江省電源學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨新能源開發(fā)與電力電子研討會(huì)論文集[C];2006年

3 陸虎瑜;;太陽能光伏制氫儲(chǔ)能——燃料電池發(fā)電系統(tǒng)[A];中國第六屆光伏會(huì)議論文集[C];2000年

4 張憲平;潘磊;馮健;;探索解決大規(guī)模風(fēng)電儲(chǔ)存的新途徑——風(fēng)電直接制氫及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)[A];中國農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)《風(fēng)能產(chǎn)業(yè)》（2013年第9期）[C];2013年

5 胡里清;;可再生能源發(fā)電／質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合-互補(bǔ)發(fā)電站技術(shù)[A];長三角清潔能源論壇論文專輯[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 記者 周武;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)項(xiàng)目通過驗(yàn)收[N];中國航天報(bào);2006年

2 通訊員 王若英;燃料電池發(fā)電技術(shù)獲重大突破[N];中國電力報(bào);2008年

3 肖振軍;北京11所再生燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過驗(yàn)收[N];中國航天報(bào);2011年

4 唐茵;新型燃料電池發(fā)電同時(shí)能治污[N];中國化工報(bào);2007年

5 魏愛苗;新技術(shù)、新材料、新能源各顯神通[N];經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2007年

6 耿立新;資源大省更需考慮可持續(xù)發(fā)展[N];中國財(cái)經(jīng)報(bào);2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱選才;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)功率變換及能量管理[D];浙江大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 蔣晨;基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2016年

2 胡利華;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用分析[D];重慶大學(xué);2005年

3 侯云飛;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)仿真與并聯(lián)控制策略研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

4 張博;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究與開發(fā)[D];浙江大學(xué);2013年

5 李建;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)全過程模型的研究[D];華北電力大學(xué);2012年

6 吳屏;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)前端DC/DC變換器設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2007年

7 張小丹;熔融碳酸鹽燃料電池試驗(yàn)研究及模擬計(jì)算[D];浙江大學(xué);2003年

8 步宏飛;燃料電池發(fā)電系統(tǒng)DC/DC變換器的研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

9 何俏君;50KW燃料電池發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)[D];華南理工大學(xué);2010年

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