本文選題：燃料電池　切入點：超級電容　出處：《天津理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著環(huán)境污染日益嚴重和石油能源日漸短缺,迫切需要可再生的綠色能源來代替石油從而緩解環(huán)境污染的壓力。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種無污染可再生綠色能源,具有運行溫度低,運行壓力小,排放少和高能量轉(zhuǎn)化率等等優(yōu)點。但是動態(tài)響應(yīng)慢等的缺點影響了推廣,需要輔助能源來彌補。在燃料電池系統(tǒng)中加入超級電容,可以利用燃料電池高能量比和超級電容高功率比的雙重優(yōu)點。對于燃料電池混合動力系統(tǒng),直流變換器(DC/DC)是其核心的部件,對于整個燃料電池混合能源管理系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用。本文以質(zhì)子交換膜燃料電池混合能源系統(tǒng)作為研究對象,開展了以下三項研究:1)基于燃料電池和超級電容混合能源系統(tǒng)的原理設(shè)計了仿真平臺,建立了燃料電池、超級電容、基于三相交錯并聯(lián)技術(shù)單向的Buck變換器和雙向的Buck-Boost的Simulink仿真模型;2)論文將交錯并聯(lián)技術(shù)應(yīng)用到了直流變換器上。通過剖析三相交錯并聯(lián)雙向變換器,采用交錯并聯(lián)技術(shù)減小雙向直流變換器的切換速度,加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度的特點。利用交錯并聯(lián)技術(shù)得到的三相交錯并聯(lián)Boost變換器,其電流和輸出電壓的紋波減小了。Matlab/Simulink仿真模型的仿真結(jié)果證明了交錯并聯(lián)技術(shù)有利于減小DC/DC變換器輸出電壓電流紋波,提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度;3)采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法對能量管理控制器進行改進,設(shè)計了消除抖振的Boost滑模控制器�；？刂破鞯牟捎眉涌煜到y(tǒng)響應(yīng)速度,減小了總線電壓的紋波。通過對Buck變換器的分析,得到Buck變換器的滑模控制器。仿真結(jié)果表明,使用滑�？刂破骺墒瓜到y(tǒng)輸出電壓更快的跟隨其設(shè)定值,保持總線電壓的穩(wěn)定性,減小紋波,加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。提高系統(tǒng)魯棒性。
[Abstract]:With the increasingly serious environmental pollution and the increasing shortage of petroleum energy, renewable green energy is urgently needed to replace oil to relieve the pressure of environmental pollution. Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is a kind of pollution-free renewable green energy. It has the advantages of low operating temperature, low operating pressure, low emission and high energy conversion. However, the disadvantages of slow dynamic response and so on have affected the promotion and need auxiliary energy to make up for it. The dual advantages of fuel cell high energy ratio and super capacitor high power ratio can be taken advantage of. DC / DC converter is the core component of fuel cell hybrid power system. In this paper, the proton exchange membrane fuel cell hybrid energy system is taken as the research object. The following three studies were carried out: (1) A simulation platform was designed based on the principle of fuel cell and super capacitor hybrid energy system, and the fuel cell, super capacitor, Buck converter based on three-phase interleaving parallel technology and Simulink simulation model of bi-directional Buck-Boost are applied to DC converter in this paper. The switching speed of bi-directional DC / DC converter is reduced and the response speed of the system is accelerated by using staggered parallel technology. The three-phase staggered parallel Boost converter is obtained by using staggered parallel technology. The ripple of current and output voltage is reduced. The simulation results show that the interleaving parallel technique is beneficial to reduce the output voltage and current ripple of DC/DC converter. The response speed of the system is improved. The sliding mode variable structure control method is adopted to improve the energy management controller. A Boost sliding mode controller is designed to eliminate buffeting. The sliding mode controller is used to accelerate the response speed of the system. The ripple of bus voltage is reduced. By analyzing the Buck converter, the sliding mode controller of the Buck converter is obtained. The simulation results show that the output voltage of the system can follow its set value more quickly by using the sliding mode controller. The stability of bus voltage is maintained, the ripple is reduced, the response speed of the system is accelerated, and the system robustness is improved.
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM911.4

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本文編號：1602146