PEMFC带开关型负载的Boost电路稳定性分析

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)和开关型负载的电路特性,分析了PEMFC经直流升压斩波(Boost)电路带开关型负载的电路系统的稳定性。通过使用PEMFC一阶RL等效电路模型和电感电流连续模式(CCM)下Boost电路的大信号平均模型,讨论了系统不稳定的原因,应用Matlab/Simulink针对不同开关型负载对Boost电路输出占空比的影响进行仿真,结果验证了分析的合理性。     

载人潜水器混合动力中辅助电池容量的估算及验证系统

在燃料电池与蓄电池混合动力载人潜水器中,蓄电池的类型及容量是影响混合动力系统的响应特性、安全性、体积、重量的重要因素。文章首先针对启动、大功率突变及应急等工况进行分析,对蓄电池进行选型与容量配置,然后为验证估算容量值是否满足系统要求,开展了铅酸蓄电池放电电流与容量的建模,提出基于状态的燃料电池与铅酸蓄电池的功率分配方法及铅酸蓄电池SOC的估算方法,最后基于MATLAB GUI搭建铅酸电池容量验证系统,通过该容量验证系统,不仅可对混合动力系统中辅助蓄电池配置方案进行校核与优化设计,还可为系统是否设置重载询问提供依据。     

海岛/海上独立光伏发电系统建模与仿真

基于独立光伏发电系统的基本组成,以某海岛光伏发电储能及海水淡化系统构成的新型集成式离网发电系统为研究目标,采用Matlab/Simulink对系统模块进行数值模拟,完善对集成系统中各个组成部分技术特点与合理匹配的要求。通过实例系统验证,完成10 k W光伏发电系统对光伏阵列、蓄电池容量和负载工况的配置选型,系统功率实现日常稳定输出和蓄电池储能备用,同时验证了实例的可行性和稳定性。     

质子交换膜燃料电池动态响应特性的研究影响

本文针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）动态响应特性做了一系列研究实验,结果证明,PEMFC动态响应与电池负载类型、负载的加载方式有密切联系,同样的阶跃电流下,PEMFC加载纯阻性负载比加载纯感性负载响应时间更短,低调更低。同样的操作条件下,相对固定电流取电,固定电压的取电方式不会带来低调电压。     

基于燃料电池船舶混合电力推进系统的功率追踪控制策略

为提升混合电力推进船舶的续航能力，针对小型船舶巡航负荷的特点，组建以锂电池为动力源、燃料电池为增程单元的混合电力推进系统。选取典型船舶确定试验平台运行工况，设计与其相匹配的增程式燃料电池混合动力系统，并搭建质子交换膜燃料电池与锂电池混合电力推进系统的试验台架。以适配巡航工况为目的，基于锂电池荷电状态（SOC）调节功率追踪，获取燃料电池与锂电池间的能量分配策略。研究结果表明，该功率追踪控制策略能实现母线功率输出与模拟船舶工况间的适配。当将锂电池作为主要动力源时，系统发电单元的转换效率可维持在85%左右；当将燃料电池作为主要动力源时，系统发电单元的转换效率仅维持在75%左右。由此说明，以锂电池为动力源、燃料电池为增程单元的混合电力推进系统的设计是合理的。     

储能系统在分布式发电中的应用

当今以风能、太阳能为代表的可再生能源,因其储量丰富、环境友好等特点,得到人们日益广泛的重视。基于可再生能源的分布式发电是可再生能源利用的一种主要方式,然而,由于可再生能源的间歇性,导致了分布式发电系统的稳定性、可靠性以及电能质量问题,在这种情况下,储能系统应运而生。本文介绍了蓄电池、超级电容、燃料电池以及飞轮等几种常见的储能技术,简要分析各自的工作原理,比较了它们之间的优缺点,并以蓄电池和超级电容为例,分析混合储能系统的构成方式,最后通过Buck/Boost双向变换器与直流母线相连接,给出了一系列适合于分布式发电系统的隔离型Buck/Boost双向变换器,并比较了它们之间的优缺点。     

基本的周期性脉动负载供电特性分析

针对基本的周期性脉动负载供电电路,采用分段平均方法,分析了串联式、并联式和混合式供电电路的特性。提出了脉动负载的等效电阻的概念,基于等效电阻,含脉动负载的非线性电路在满足一定条件下可以等效为一般的线性电路形式,并且针对三种基本电路形式,推导了周期平均电流和功率的计算公式,最后通过电路实验和仿真分析,对计算方法进行了验证。     

基于小波包-模糊控制的燃料电池混合动力船舶能量控制策略

由于负载波动导致混合动力船舶存在燃料电池电能质量下降及蓄电池使用寿命缩短的问题,因此,针对该问题首先对船舶动力系统进行模拟改装。采用超级电容、磷酸铁锂电池构成复合储能系统,设计基于小波包及模糊控制的能量控制策略,通过搭建动力系统及能量控制策略的Simulink仿真模型对所提控制策略有效性进行验证。仿真结果表明,该控制策略能够有效地优化电池充放电过程,延长电池使用寿命、降低燃料电池输出功率的波动及稳定母线电压提高电能质量。     

船用PEM燃料电池系统动态特性仿真研究

为研究船舶在航行过程中质子交换膜（PEM）燃料电池的动态特性。基于船舶混合动力系统模型建立PEM燃料电池系统集总参数模型,根据船舶航行典型工况,对PEM燃料电池的动态特性进行仿真分析。结果表明在船舶启动、靠离泊航程中,PEM燃料电池电堆工作温度存在明显的滞后性,导致活化过电压、欧姆过电压、浓差过电压存在着明显的过冲现象,从而使得燃料电池输出电压滞后。在船舶负载大幅度变化时,氢气压力、氧气压力和其他组分气体出现大范围变化。本文的研究结果对船用PEM燃料电池控制系统的性能分析、优化设计和实时控制具有一定的指导意义。     

典型工况下的燃料电池船舶复合储能系统设计

针对燃料电池船的电能质量品质不高、蓄电池使用寿命短等问题,设计了由超级电容、磷酸铁锂电池组成的复合储能系统,并提出了基于功率分流式的能量管理策略。在MATLAB/Simulink环境下建立系统仿真模型,并采用自适应粒子群算法调用仿真模型,对复合储能系统的容量配置与能量管理策略的参数进行联合优化。仿真结果表明：优化后的复合储能系统可以满足船舶典型工况需求,并且能够缓冲负载波动对燃料电池与磷酸铁锂电池的冲击,使燃料电池工作在高效率区间,机动工况下船舶能量效率提高了3.17%;磷酸铁锂电池的充放电过程得到优化,能延长其使用寿命;母线电压波动减小,提高了电能质量。     

串联式混合动力船舶能源系统运行模式切换策略

为了解决内河电力推进船舶混合动力能源系统运行模式的切换控制问题,以动力电池剩余电量、电池工作温度以及船舶电力推进需求功率作为特征因素,以混合动力能源系统运行模式作为决断输出,建立了基于模糊综合评判方法的船舶混合能源系统运行模式切换控制模型及其控制策略。以实验室的船舶航行工况数据作为试验仿真环境,结果表明,这种方法能够智能地自动切换运行模式,实现了电力推进船舶混合动力能源系统的优化管理,同时能够保证动力电池的工作性能,延长电池寿命。     

燃料电池和锂电池在船用领域的对比分析

本文首先比较燃料电池和锂电池的技术特点,然后以功率范围120～1200 kW,储能范围1～10 MWh的船用燃料电池和锂电池系统为对象,对比分析其重量、体积和价格,最后针对大功率、高储能的船型提出燃料电池和锂电池混合的动力方案.     

船舶多清洁能源混合动力系统优化设计方法

多清洁能源混合动力系统可通过采用多种清洁能源有效提高船舶的绿色化水平,但多清洁能源的不同特点会增加混合动力系统配置优化设计的复杂性,目前缺少对多清洁能源混合动力系统优化配置方法的研究。对此,基于燃料电池、锂离子电池、超级电容和柴油发电机的混合动力系统形式,提出一种基于小波变换和遗传算法的多清洁能源混合动力系统优化配置方法。分析结果表明:提出的混合动力系统优化配置方法能在满足船舶最大功率需求的同时,提高船舶的经济性,降低二氧化碳排放,进而提高船舶的整体能效水平。     

纯电动游览船锂电池组的控制策略

为提高纯电动游览船的续航能力,对其动力锂电池组的控制策略进行研究。针对桂林地区的新型纯电动游览船,设计一种基于锂电池组的供电系统拓扑结构,采用基于锂电池的荷电状态(SOC)、电压和电流多参数约束算法估计锂电池组的动态峰值功率;同时,结合船舶运行工况研发锂电池组控制策略,开发相应的控制系统,并进行实船测试。测试结果表明,该电池组控制策略能满足船舶在不同运行工况下对功率分配的需求,保证船舶稳定运行,并能有效地控制电池组的功率输出,充分利用电池组的剩余电量,提高船舶的续航能力。     

基于DSP的潜艇蓄电池分级恒流充电控制系统研究

为了兼顾效率和续航能力,目前大多数常规潜艇采用混合电力推进系统,即由柴油机等热机发电给蓄电池组充电的推进系统,因此潜艇蓄电池充电系统在混合电力推进系统中占据着重要的地位,关系到潜艇的安全与续航能力.本文提出了一种基于DSP的潜艇蓄电池分级恒流充电控制器的方案,分析了控制器硬件及软件的结构和功能,并在潜艇充电系统的模拟平台上进行了实验验证,结果表明控制器的性能良好.     

混合电动力技术在游船上的应用研究

混合动力系统以其续航力久、节能环保的特点,在游船上具有广阔的应用前景。本文介绍了目前几种主要的游船混合动力形式,重点分析了串联混合动力系统的运行工况及特点,结合某串联混合动力游船的实船应用,设计基于柴油发电机组+储能电池组的混合动力控制系统,实船验证结果表明该混合动力系统综合节油效果明显,具有较高的应用价值。     

船舶并联式气电混合动力系统能量效率分析

为提高船舶系统能效,提出一种船舶并联式气电混合动力系统方案,在Simulink平台上建立系统的仿真模型。结合实例对蓄电池的储能效率进行分析,得到该系统在E3循环、不同功率比下天然气发动机的燃气消耗和电动机的效率,从部件效率、总能量效率和总能量效率提升率3个方面对系统能量效率进行研究。结果表明,该系统在转速100%、功率100%和转速91%、功率75%工况下机械推进模式能量效率高,在转速80%、功率50%工况下电力推进模式能量效率高,在转速63%、功率25%工况下大功率比并联推进模式和电力推进模式能量效率高。