隨著新能源發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展,燃料電池技術(shù)也受到越來越多的關(guān)注。然而,燃料電池的輸出特性較軟且動態(tài)響應(yīng)慢,需要使用專門的DC/DC變換器將其輸出能量轉(zhuǎn)化為可利用的電能,因此相應(yīng)的DC/DC變換器的研究也是一大熱點。為了降低燃料電池輸出紋波,提高變換器的轉(zhuǎn)換效率及動態(tài)響應(yīng)性能,本文開展了燃料電池用DC/DC變換器模型預(yù)測控制的研究,主要內(nèi)容如下:設(shè)計了燃料電池用DC/DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)需求分析及技術(shù)參數(shù)的要求,設(shè)計了一種兩級式、高升壓比、低紋波率的DC/DC變換器,其中前級為交錯并聯(lián)Boost變換器,后級為自耦移相全橋升壓電路。同時,對功率電路的參數(shù)進(jìn)行了計算并完成器件選型,設(shè)計了散熱器的規(guī)格參數(shù),搭建了熱仿真模型并完成熱仿真。建立了燃料電池用DC/DC變換器的預(yù)測模型。由于變換器為兩級式結(jié)構(gòu),且前后兩級可以獨立控制,因此,基于KCL定律及KVL定律,分別列出了前后級電路在每個周期內(nèi)的狀態(tài)空間方程,得到了連續(xù)時域下的數(shù)學(xué)模型。離散化數(shù)學(xué)模型,引入預(yù)測時域P及控制時域M,即得到了完整的預(yù)測模型,為變換器的模型預(yù)測控制器的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。設(shè)計了模型預(yù)測控制器�；谧儞Q器的預(yù)測模型,引... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

機箱熱仿真模型

21示的散熱器的實際尺寸。表2-2散熱器尺寸長度寬度基板厚度翅片高度翅片厚度翅片頁數(shù)500mm200mm11mm69mm1mm41除此之外，選用風(fēng)量為151CFM的風(fēng)扇，根據(jù)上述散熱器的尺寸以及風(fēng)扇和功率電路中其他元器件的尺寸，基于ICEPAK17.0軟件環(huán)境搭建了如圖2-5所示的機箱熱仿真模型。圖2-5機箱熱仿真模型如圖2-5所示，下側(cè)深色長條形模塊為散熱器，其背部四個紅色熱源為實際的IGBT及二極管模塊，四個風(fēng)量為151CFM的風(fēng)扇并排固定于機箱后側(cè)即圖2-5右側(cè)。在對模型進(jìn)行網(wǎng)格生成及求解計算后，得到如圖2-6所示的仿真結(jié)果，顯示最高溫度為57.4oC，完全符合機箱內(nèi)部最高溫度不超過65oC的要求。圖2-6機箱熱仿真溫度云圖

36大的情況；相反，代表跟蹤誤差的權(quán)重系數(shù)1q、2q相比于代表平滑度的權(quán)重系數(shù)1r、2r越小，被控目標(biāo)的穩(wěn)態(tài)誤差變大，電流波形偏離正常要求的軌跡。因此，需要通過MATLAB/Simulink軟件環(huán)境進(jìn)行仿真來確定前后級電路模型預(yù)測控制器權(quán)重系數(shù)的大校首先確定前級兩相交錯并聯(lián)Boost升壓電路的權(quán)重系數(shù)。通過仿真可知，由于前級升壓電路的兩相支路輸入電流為直流量，在電路達(dá)到穩(wěn)定后，控制系統(tǒng)的控制變量1u(k)幾乎保持不變，因此，可以理解為其價值函數(shù)1J(k)中的第二項111()()TUkRUk是幾乎保持恒定不變的，經(jīng)過對其進(jìn)行MATLAB/Simulink仿真，選取1q=10，21r10=。然后確定后級自耦移相全橋升壓電路的權(quán)重系數(shù)，同理，通過仿真可知，由于變換器輸出電流為直流量，在電路達(dá)到穩(wěn)定后，控制系統(tǒng)的控制變量2u(k)幾乎保持不變，可以理解為其價值函數(shù)2J(k)中的第二項222()()TUkRUk是幾乎保持不變的，經(jīng)過對其進(jìn)行MATLAB/Simulink仿真，選取2q=100，21r10=。4.4仿真對比與結(jié)果分析為了驗證本文所設(shè)計的模型預(yù)測控制器的有效性，本節(jié)將對變換器進(jìn)行基于MATLAB/Simulink的仿真，主電路的參數(shù)設(shè)計及控制器的參數(shù)選擇已經(jīng)在上述章節(jié)得出，這里將不再給出。根據(jù)主電路參數(shù)以及相對應(yīng)的預(yù)測控制器的參數(shù)，搭建了基于MATLAB/Simulink及模型預(yù)測控制器的仿真模型，如圖4-1所示，通過在圖4-1所示仿真模型的子系統(tǒng)模塊MPC_Boost_I及MPC_CPSFB_I中利用S-Function構(gòu)建模型預(yù)測控制器，實現(xiàn)對目標(biāo)的精確控制。設(shè)置好合適的powergui采樣周期即可進(jìn)行仿真實驗，本文設(shè)置為10-7s。圖4-1基于預(yù)測控制的變換器仿真模型

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]大功率燃料電池DC/DC變換器研究[D]. 白志豪.北京交通大學(xué) 2018
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[3]燃料電池用DC-DC變換器控制策略研究[D]. 卓生榮.西北工業(yè)大學(xué) 2017
[4]燃料電池汽車DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究[D]. 劉劼勛.清華大學(xué) 2016



本文編號：3560502