The invention discloses a distributed power allocation method, a fuel cell super capacitor hybrid power system including, step 1: establish a hybrid fuel cell power system super capacitor; step 2: design the controller to control the hybrid fuel cell power system super capacitor; step 3: the hybrid fuel cell power system super capacitor set control parameters to achieve decentralized dynamic power allocation. Distributed power allocation method of the fuel cell super capacitor hybrid power supply system, not only can realize the pulsation of hybrid fuel cell power system super capacitor dynamic optimization of load distribution in different power supply unit between the power fluctuating high frequency provided by the super capacitor, slowly varying low-frequency power provided by the fuel cell; and automatic recovery in the steady state can also realize the bus voltage and the super capacitor charged state. In addition, the invention can realize the overcharge and over discharge protection of the super capacitor, so as to ensure the super capacitor to work in the normal working area.
【技术实现步骤摘要】
燃料电池-超级电容混合供电系统的分散式功率分配法
本专利技术涉及混合储能系统、混合供电系统
,特别涉及一种混合供电系统的分散式功率分配法。
技术介绍
随着世界性能源危机的日益加剧以及环境污染问题日益突出,清洁、绿色、高效的可再生能源发电技术得到了快速发展。因燃料电池具有清洁、高效、高功率密度、低噪音和配置灵活等优点,采用燃料电池替换传统发电单元已成为解决传统内燃机发电系统低效率、高油耗、高噪音、高污染问题的主要措施之一。由于现代电气系统(如多电飞机、电动汽车、多电船等)中大量新型电气化负载的负荷曲线具有强脉动、快变化特性(周期几十至几百毫秒),然而动态响应较慢的燃料电池(几秒至几十秒)难以提供负载所需动态功率。不仅如此,现代电气系统在某些运行状态下,负载会产生大量再生能量向源回馈。而燃料电池无法存储回馈能量,需要额外安装卸荷电阻对其进行耗散,势必会增大系统体积和重量。因此,单一采用燃料电池难以满足现代电气系统中新型电气化负载的供电需求。为解决这一问题,集成多个供电单元(如燃料电池、蓄电池和超级电容等)的混合供电系统得到了工业界和学术界重视,成为了一种潜在的解决方案。根据报道,在未来电气系统中,燃料电池-超级电容混合供电系统是最具竞争力的混合供电系统。燃料电池-超级电容混合供电系统中不同供电单元具有不同的能量密度、功率密度和动态响应特性,可分别满足负载不同功率需求:因燃料电池功率密度低、动态响应慢,但能量密度高,可由其在混合供电系统运行过程中连续向负载提供所需功率的低频分量;超级电容因能量密度低,但功率密度高,动态响应快,可提供负载功率的高频脉动分量。 ...
【技术保护点】
一种燃料电池‑超级电容混合供电系统的分散式功率分配法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1:建立燃料电池‑超级电容混合供电系统,其包括燃料电池、燃料电池的DC/DC变换器、超级电容、超级电容的DC/DC变换器和卸荷电路;步骤2:设计控制器对燃料电池‑超级电容混合供电系统进行控制a1、采用带电压补偿的虚拟电阻下垂控制器对燃料电池DC/DC变换器的外环电压进行控制,以使其输出电压自动恢复到参考电压,其输出的伏安特性为:
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池-超级电容混合供电系统的分散式功率分配法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1:建立燃料电池-超级电容混合供电系统,其包括燃料电池、燃料电池的DC/DC变换器、超级电容、超级电容的DC/DC变换器和卸荷电路;步骤2:设计控制器对燃料电池-超级电容混合供电系统进行控制a1、采用带电压补偿的虚拟电阻下垂控制器对燃料电池DC/DC变换器的外环电压进行控制,以使其输出电压自动恢复到参考电压,其输出的伏安特性为:式中,Vnom为直流母线的电压标称值,VoFC和ioFC分别为燃料电池DC/DC变换器的输出电压和输出电流,Rv1为燃料电池DC/DC变换器的虚拟电阻,ki1为燃料电池DC/DC变换器电压补偿环节的积分常数;a2、采用电压环PI控制器对燃料电池DC/DC变换器的内环电压电压进行控制,并采用电流环PI控制器对燃料电池DC/DC变换器的内环电流进行控制;b1:采用带过充过放保护的虚拟电容下垂控制器对超级电容DC/DC变换器的外环电压进行控制,以使其输出的伏安特性为:式中,Vnom为直流母线的电压标称值,VoSC和ioSC分别为超级电容DC/DC变换器的输出电压和输出电流,Cv1、Cv2和Cv3为超级电容DC/DC变换器的虚拟电容,Rv2和Rv3为超级电容DC/DC变换器的虚拟电阻,ki2和ki3为超级电容DC/DC变换器电压补偿环节的积分常数,SoC为超级电电容的荷电状态;b2、采用电压环PI控制器对超级电容DC/DC变换器的内环电压进行控制,并采用电流环PI控制器对超级电容DC/DC变换器的内环电流流进行控制;c:采用卸荷电路控制器对卸荷电路进行控制;步骤3:对燃料电池-超级电容混合供电系统设置控制参数,以实现分散式动态功率分配;a、当超级电容处于正常工作区,即超级电容的荷电状态为0.3<SoC<0.7,负载电流在不同供电单元间的分配关系为:1将等式(3)和(4)利用标准形式改写为:式中,自然频率ωn和阻尼比ζ分别为:根据滤波器截止频率的定义有:由等式(9)得到自然频率ωn为:根据等式(7)、(8)和(10)得到:<...
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