【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于货船能量管理方法，具体涉及一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法及装置。
技术介绍
1、在能源危机以及传统化石能源趋近枯竭的国际形势下，氢能的开发和利用成为热点领域。燃料电池以氢能为燃料，被应用于交通领域，燃料电池发电技术日渐成熟。当下，燃料电池交通工具常采用以燃料电池作为主动力源、以储能系统作为辅助动力源的燃料电池混合动力系统，能够形成优势互补，以储能系统的快速响应和能够进行制动能量回收的特点提高燃料电池混合动力系统的能量利用率。然而，对于燃料电池频繁变载工况下输出功率的处理，常依赖于数据经验，只能够针对固定循环的工况，不能够实现在线实时的低通滤波。并且，由于当前应用于混合动力系统的能量管理方法大多以提高燃料经济性为核心，并未重点用于在降低燃料电池频繁变载造成的影响以及提升燃料电池耐久性的同时，提升系统整体性能。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法及装置，能够通过构建在线滤波器，实现针对随机工况的在线实时燃料电池输出功率低通滤波，并且，本专利技术通过采用优越的优化算法，通过分配功率满足提升燃料电池耐久性为主、提升系统整体性能为辅的要求。
2、本专利技术第一方面公开了一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，所述方法包括：
3、获取研究对象的信息，根据所述研究对象的信息，确定分析后的频率特征，所述频率特征用于表示分析货船需求功率的频域特性；
4、根据所述分析
5、根据所述研究对象适配的分频滤波，基于多目标方程，将所述分频滤波转化为多个数据，为其分配权重系数，并进行数据归一化处理；
6、根据所述目标方程，基于凸优化算法，对研究对象的燃料电池功率和超级电容器功率进行分配。
7、作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述获取研究对象的信息，包括：
8、所述研究对象的信息用于表示为燃料电池混合动力货船为研究对象；
9、所述燃料电池混合动力货船以150kw燃料电池为主动力源，通过单向dc/dc变换器连接至直流母线；
10、所述燃料电池混合动力货船的辅助动力源采用额定电压52v、额定电容量172f的超级电容器，直接挂载于直流母线上；
11、所述直流母线负载侧驱动电机的峰值功率为280kw；
12、采样频率设置为50hz，采样周期设置为0.02s；
13、分析特征的频域设置在0-30hz，采样个数为210000个，基于的循环测试工况总时长为2100s，且总里程数达到10.17km，最高船速为28.43km/h；
14、根据所述采样频率的设置，确定所述研究对象的信息。
15、作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述获取研究对象的信息，根据所述研究对象的信息，确定分析后的频率特征，包括：
16、根据对整船运行需求功率大于0kw的部分进行harr小波变换，基于整船运行需求功率实时数据的时域结果进行分解和重构；
17、根据对实时数据的每一行进行一维离散小波变换，通过处理数据得到低频分量l和高频分量h；
18、根据对变换后的数据中的每一列进行一维离散小波变换，通过处理数据得到低频分量ll和lh、高频分量hh和hl，实现分解过程；
19、根据对分解后的结果先以每一列进行一维离散小波逆变换，再对每一行进行一维离散小波逆变换，实现重构过程，完成频域特征的提取。
20、作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述确定所述研究对象适配的分频滤波，包括：
21、根据在线调整货船需求功率的低通截止频率，以截止频率为界限，确定整船需求功率划分为高频部门和低频部分；
22、其中，高频部分的需求功率由超级电容器承担，低频部分的需求功率则由燃料电池提供；
23、根据控制整船需求功率的截止频域，确定限定燃料电池混合动力系统以及燃料电池系统的约束条件为：
24、
25、其中，pfcscope表示单位时间内燃料电池功率最大波动范围，单位为kw/s；
26、pfc为燃料电池输出功率；
27、psc为超级电容器输出功率；
28、pload为货船需求功率；
29、pfc为燃料电池输出功率、psc为超级电容器输出功率和pload为货船需求功率的单位均为kw；
30、根据整船需求功率划分为高频部门和低频部分，确定所述研究对象适配的分频滤波。
31、作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述方法还包括：
32、所述卡尔曼滤波算法的低通滤波器是在线可调整的；
33、根据设置卡尔曼滤波算法的输入矩阵、输出矩阵、误差协方差矩阵的初值、实时采样整船需求功率的频谱中的一种或多种，迭代更新整船需求功率的低通截止频率。
34、作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述卡尔曼滤波算法，包括：
35、下述公式：
36、
37、式中，矩阵x为系统状态变量，即低通截止频率；
38、矩阵a为状态转移矩阵；矩阵y为系统输出；
39、矩阵h为系统的观测矩阵，与系统状态变量结构有关；
40、矩阵w和v分别为系统过程噪声和观察噪声；
41、根据需要，迭代更新状态变量估计矩阵x(n)、卡尔曼增益矩阵k(n+1)以及误差协方差矩阵p(n)并用于更新低通截止频率，具体为：
42、
43、作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述根据所述研究对象适配的分频滤波，基于多目标方程，将所述分频滤波转化为多个数据，为其分配权重系数，并进行数据归一化处理，包括：
44、根据燃料电池耐久性、燃料电池经济性、燃料电池系统效率和超级电容器soh中的一种或多种为目标的多目标方程可构建为：
45、
46、式中，n为采样总数；
47、d为燃料电池耐久性的减少量；
48、c为燃料电池混合动力系统等效氢耗总量；
49、efc为燃料电池系统的效率值；
50、soh为超级电容器基于输出功率的耐久性状态模型；
51、kd、kc、kefc、ks分别为各目标的权重系数；
52、dl为燃料电池基于在线低通滤波器后的耐久性减少量，t1为燃料电池基于低频工作的时间；
53、cfc与cbat分别代表燃料电池瞬时氢耗速率以及锂电池组上的等效氢耗速率，β为超级电容器的瞬时等效氢耗率惩罚系数；
54、psc，low为超级电容器的低输出功率阈值，psc，high为超级电容器的低输出功率阈值，kn，m，n＝1，2，3，m＝1，2，3为超级电容器耐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述获取研究对象的信息，包括：
3.如权利要求2所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述获取研究对象的信息，根据所述研究对象的信息，确定分析后的频率特征，包括：
4.如权利要求1所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述确定所述研究对象适配的分频滤波，包括：
5.如权利要求4所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.如权利要求5所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波算法，包括：
7.如权利要求1所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述根据所述研究对象适配的分频滤波，基于多目标方程，将所述分频滤波转化为多个数据，为其分配权重系数，并进行数据归一化处理，包括：
8.如权利要求1所述的
9.一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-8任一项所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述获取研究对象的信息，包括：
3.如权利要求2所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述获取研究对象的信息，根据所述研究对象的信息，确定分析后的频率特征，包括：
4.如权利要求1所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述确定所述研究对象适配的分频滤波，包括：
5.如权利要求4所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.如权利要求5所述的一种基于低通滤波器的混合动力货船能量管理方法，其特征在于，所述卡...
【专利技术属性】
技术研发人员：卜庆元，张诗蔚，马宁，李超，罗庆贺，孙柏刚，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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