燃料电池发电系统中功率变换器的研究 被引量：4

1

作者 刘威 曹太强 +2 位作者 郭筱瑛 李清 甘雪 《电测与仪表》 北大核心 2016年第13期107-111,128,共6页

针对燃料电池输出电压等级较低变化范围较宽的输出特性,研究了一种新型变换器,该变换器由前级高增益直流变换器与后级交流变换器组成级联结构。高增益直流变换器采用平均电流控制策略,实现了较高增益的升压及稳压功能,且具有较低开关管... 针对燃料电池输出电压等级较低变化范围较宽的输出特性,研究了一种新型变换器,该变换器由前级高增益直流变换器与后级交流变换器组成级联结构。高增益直流变换器采用平均电流控制策略,实现了较高增益的升压及稳压功能,且具有较低开关管电压/电流应力;后级交流变换器采用改进型虚拟同步发电机算法,能够快速准确的跟踪负荷变化、实时无误差的调节频率并具有良好的无功电压下垂特性。通过分析可知:仿真时前级直流输出电压一直稳定在700 V,当无功功率增加200 Var时,电压幅值的波动约为0.5 V,逆变器输出频率不随负荷的波动而发生变化,稳定在50.012 Hz;实验时该直流变换器具有较高的电压增益,可达20倍的增益,并能够稳定在期望值50 V附近稳定工作。仿真及实验分析都验证了采用的拓扑电路结构和控制方法的可行性。 展开更多

关键词 燃料电池发电系统 新型高增益直流变换器 平均电流控制 改进型虚拟同步发电机算法

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固体氧化物燃料电池发电系统动态模拟教学实验平台建设 被引量：1

2

作者 吴肖龙 夏勇 +3 位作者 胡凌燕 余运俊 夏志平 李曦 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第8期154-158,共5页

搭建了固体氧化物燃料电池发电系统动态模拟教学实验平台。该平台由动态反应装置、监测控制、气体供给及尾气处理子系统组成。通过模拟系统的电化学发电反应,研究固体氧化物燃料电池系统在不同电池片片数、燃料流速、单片电池电压等反... 搭建了固体氧化物燃料电池发电系统动态模拟教学实验平台。该平台由动态反应装置、监测控制、气体供给及尾气处理子系统组成。通过模拟系统的电化学发电反应,研究固体氧化物燃料电池系统在不同电池片片数、燃料流速、单片电池电压等反应条件对系统放电程度和电堆温度的影响,实现了科研项目和教学实验的紧密结合。实验鼓励学生自主设计实验方案,增强学生自主学习能力、动手实践能力和科研创新精神,在多元化的复合型人才培养中发挥了积极作用。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池发电系统 动态模拟 教学实验平台

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自启动燃料电池发电系统 被引量：2

3

作者 孙基文 李晓楠 刘常福 《电网与清洁能源》 2011年第10期72-75,92,共5页

针对全社会对绿色动力的需求,提出一种适用于作为备用电源、游览车和微型轿车动力电源的质子交换膜燃料电池发电系统,系统具备自启动、燃料利用率高、可靠性高、结构简单等特点,文中介绍该燃电池发电系统的特点和工艺流程。

关键词 燃料电池发电系统 自启动 燃料利用率高

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燃料电池混合发电系统等效氢耗瞬时优化能量管理方法 被引量：20

4

作者 王天宏 李奇 +3 位作者 韩莹 洪志湖 刘涛 陈维荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第14期4173-4182,共10页

为提高燃料电池混合发电系统效率和改善燃料经济性,提出一种基于双DC/DC拓扑结构的燃料电池混合发电系统等效氢耗瞬时优化能量管理方法。该方法根据等效氢耗理论,在单位控制周期内实时分配燃料电池和锂电池输出功率,使得系统在单位控制... 为提高燃料电池混合发电系统效率和改善燃料经济性,提出一种基于双DC/DC拓扑结构的燃料电池混合发电系统等效氢耗瞬时优化能量管理方法。该方法根据等效氢耗理论,在单位控制周期内实时分配燃料电池和锂电池输出功率,使得系统在单位控制周期内等效氢耗最小,并通过将该瞬时等效氢耗优化问题转换为双向DC/DC变换器的最优输出功率求解问题,实现了该方法的工程应用。在搭建的由燃料电池、锂电池、单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器以及能量管理器等组成的混合发电系统测试平台上,利用轨道机车工况开展了多指标性能测试与对比分析。实验结果表明,与状态机控制策略相比,基于等效氢耗瞬时优化的能量管理方法能够有效提高等效氢耗利用率和系统效率,并降低了锂电池运行压力,有效改善了系统燃料经济性和使用寿命。 展开更多

关键词 燃料电池混合发电系统 能量管理方法 等效氢耗瞬时优化 燃料经济性

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基于KingView的风-氢-燃料电池微网监控系统设计 被引量：5

5

作者 张建良 齐冬莲 +2 位作者 吴越 韩涛 陆玲霞 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2017年第6期32-36,共5页

为了实现对风力发电、电解制氢、压缩储氢及燃料电池系统所组成微网的协调运行控制,设计了一种基于KingView的微网监控系统,介绍了该系统的软硬件构成,并叙述了开发技术路线及具体开发流程。通过该微网监控系统的开发和应用,不但实现了... 为了实现对风力发电、电解制氢、压缩储氢及燃料电池系统所组成微网的协调运行控制,设计了一种基于KingView的微网监控系统,介绍了该系统的软硬件构成,并叙述了开发技术路线及具体开发流程。通过该微网监控系统的开发和应用,不但实现了微网系统在风电制储氢运行模式、燃料电池发电运行模式以及微网全系统运行3种模式的稳定运行及平滑切换,保证了微网系统的安全稳定运行,而且有助于电气工程类专业学生在分布式能源发电和微网前沿技术领域开展探索性实验,同时为教学科研人员在微电网和智能电网领域开展教学改革和科学研究提供了有力的实验支撑条件。 展开更多

关键词 风电制氢系统 燃料电池发电系统 监控系统 KINGVIEW

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风电制氢-燃料电池微网实验系统的设计 被引量：5

6

作者 张建良 吴越 齐冬莲 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2017年第1期54-58,共5页

针对间歇性、波动性风能的高效综合利用,开发了一种全新的风电制氢耦合燃料电池微网实验系统。基于PLC设计了电解制氢系统的整流器控制、温度控制、压力控制和液位控制等控制器的协调和优化;通过PLC采集储氢瓶的压力和温度信息,实现压... 针对间歇性、波动性风能的高效综合利用,开发了一种全新的风电制氢耦合燃料电池微网实验系统。基于PLC设计了电解制氢系统的整流器控制、温度控制、压力控制和液位控制等控制器的协调和优化;通过PLC采集储氢瓶的压力和温度信息,实现压缩储氢系统充气和供气两种过程的控制;通过对DC/AC逆变器目标功率的控制,实现燃料电池系统输出功率的调节。设计了微网实验系统的协调运行控制技术,实现了风电制储氢系统和燃料电池发电系统的独立运行,以及微网全系统运行3种运行模式。应用实践表明,该微网实验平台不仅保证各个子系统的安全稳定运行,而且根据具体运行条件实现运行模式之间的协调及切换,达到对弃风风电综合利用的目的。 展开更多

关键词 风电制氢系统 燃料电池发电系统 微网 协同控制

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质子交换膜燃料电池膜电极组件及单电池的制作和运行 被引量：6

7

作者 孟辉 沈韩 +1 位作者 崔新图 沈培康 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2010年第5期70-72,75,共4页

叙述了氢／氧（空）质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）关键部件——膜电极组件（membrane electrode assembly，MEA）的制备和单电池组装，并且实际运行了一体化燃料电池发电系统。介绍了燃料电池的工... 叙述了氢／氧（空）质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）关键部件——膜电极组件（membrane electrode assembly，MEA）的制备和单电池组装，并且实际运行了一体化燃料电池发电系统。介绍了燃料电池的工作原理和实验内容。通过实验，使学生全面了解燃料电池的基本原理、制作过程及使用方法。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 一体化燃料电池发电系统 制氢 催化剂 膜电极组件

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基于扩张状态观测器的PEMFC发电系统串级滑模控制方法 被引量：7

8

作者 李奇 李朔 +3 位作者 尹良震 李蕊睿 游志宇 陈维荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1470-1480,共11页

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)发电系统过氧比(oxygen excess ratio,OER)控制过程中存在强非线性、不确定性以及外部干扰,对系统的稳定高效运行提出挑战。提出一种基于扩张状态观测器(extended state o... 质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)发电系统过氧比(oxygen excess ratio,OER)控制过程中存在强非线性、不确定性以及外部干扰,对系统的稳定高效运行提出挑战。提出一种基于扩张状态观测器(extended state observer, ESO)的串级滑模控制(cascade sliding mode control,CSMC)方法。该控制方法采用双环控制策略,控制内环为基于ESO的等速趋近律滑模算法,其中ESO用于实现系统总扰动的实时观测与反馈补偿;外环为在一定系统边界下快速收敛的Super-twisting滑模算法。最后,在RT-LAB半实物平台上,考虑扰动及参数摄动,对所提出的CSMC方法进行对比实验。实验结果表明,所提出的控制方法不仅具有更快的响应速度及更小超调量,而且能够更好地抑制外部扰动及内部不确定性的影响,表现出更强的抗扰能力和鲁棒性。 展开更多

关键词 燃料电池发电系统 串级滑模控制 过氧比

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基于多阶滑模观测器的PEMFC发电系统输出净功率优化控制方法 被引量：4

9

作者 李奇 冯嘉 +1 位作者 尹良震 陈维荣 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期1005-1015,共11页

为解决质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统空气压缩机寄生损耗与快速供给空气流量之间的关联耦合问题,并实现系统净功率提升及其波动率抑制,提出一种基于多阶滑模观测器(multi-order sliding mode obser... 为解决质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统空气压缩机寄生损耗与快速供给空气流量之间的关联耦合问题,并实现系统净功率提升及其波动率抑制,提出一种基于多阶滑模观测器(multi-order sliding mode observe,MOSMO)的净功率优化控制方法(net power optimization control method,NPOCM)。该方法是根据净功率、氧饱和度、负载电流的关联关系求解氧饱和度的最优运行轨迹,利用MOSMO和准连续高阶滑模(quasi-continuous higher order sliding mode,QCHOSM)实现对净功率的优化控制。其中MOSMO使用非线性高增益反馈的滑模算法使内部不可直接测变量在误差范围内迅速跟随系统实际值,实现氧饱和度的准确估计。QCHOSM算法通过对虚拟控制量(即实际控制量的导数或高阶导数)积分作用得到系统控制量在时间呈连续状态,有效减弱了不连续的高频控制切换项给被控对象带来的不利"抖振"现象,使氧饱和度响应速度快,超调小,加快氧饱和度的动态响应。最后,在RT-Lab半实物平台上进行对比试验验证,证明了所提出的NPOCM方法能够有效提高系统净功率和"削弱"系统抖振,且在抗扰动性、调节时间、超调量方面均具有较好的优越性。 展开更多

关键词 氢能 燃料电池发电系统 净功率优化控制

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基于微分平坦理论的燃料电池用高增益DC-DC变换器鲁棒控制研究 被引量：24

10

作者 徐良材 皇甫宜耿 +3 位作者 李钱 谢任友 刘云天 马睿 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第21期6828-6838,共11页

燃料电池作为分布式信息能源系统中的重要能量发生装置,在能源网络安全中发挥着重要作用。但由于燃料电池输出电压较低且随负载波动范围较大,需采用高增益DC-DC变换器实现后级负载的安全稳定工作。该文以一款输出串联Boost变换器为研究... 燃料电池作为分布式信息能源系统中的重要能量发生装置,在能源网络安全中发挥着重要作用。但由于燃料电池输出电压较低且随负载波动范围较大,需采用高增益DC-DC变换器实现后级负载的安全稳定工作。该文以一款输出串联Boost变换器为研究对象,为提高功率变换器抵抗内外干扰的能力,采用微分平坦控制理论设计电压外环和电流内环。此外,利用扰动观测器对系统寄生参数进行等效估计,提高系统抵抗内部参数摄动的能力;同时实时估计出负载电流和输入电压,减少传感器使用数量以降低系统成本。最后,通过1个240W的实验样机对所提出的控制器性能进行验证。 展开更多

关键词 分布式信息能源系统 燃料电池发电系统 高增益DC-DC变换器 扰动观测器 微分平坦控制

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空冷型PEMFC发电系统实时最优温度自适应逆控制 被引量：4

11

作者 尹良震 李奇 +1 位作者 韩莹 陈维荣 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2168-2175,共8页

针对空冷型PEMFC发电系统工作温度对输出性能影响问题,通过实验手段研究工作温度对系统输出性能的最优特性。由于空冷型PEMFC发电系统温度控制对象所具有的非线性、时变等特点,提出基于自适应逆控制的空冷型PEMFC发电系统实时最优温度... 针对空冷型PEMFC发电系统工作温度对输出性能影响问题,通过实验手段研究工作温度对系统输出性能的最优特性。由于空冷型PEMFC发电系统温度控制对象所具有的非线性、时变等特点,提出基于自适应逆控制的空冷型PEMFC发电系统实时最优温度控制。其中,递推最小二乘在线辨识算法用于对非线性控制对象进行建模和在线校正,最小均方算法用于在线调整逆控制器的参数。在搭建的空冷型PEMFC发电系统测控实验平台上对控制方法的性能进行验证。实验结果表明:提出的控制方法能够在不同负载条件下实现对电堆最优温度实时跟踪。而且,提出的控制方法对PEMFC参数不敏感,可以应用于类似的空冷型PEMFC发电系统。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池发电系统 最优温度特性 自适应逆控制 实时控制

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基于灰色预测的空冷型PEMFC发电系统实时最优温度无模型自适应控制 被引量：7

12

作者 尹良震 刘璐 +1 位作者 李奇 陈维荣 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期164-171,共8页

空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的输出性能受工作温度、气体流速、尾气排放间隔等操作参数的影响,其中工作温度是影响输出性能的关键因素。针对空冷型PEMFC发电系统温度控制所具有的非线性、时滞、慢时变等复杂特性,提出基于... 空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的输出性能受工作温度、气体流速、尾气排放间隔等操作参数的影响,其中工作温度是影响输出性能的关键因素。针对空冷型PEMFC发电系统温度控制所具有的非线性、时滞、慢时变等复杂特性,提出基于灰色预测的无模型自适应控制方法实现实时最优温度控制。该方法将灰色预测的结果代替发电系统当前工作温度测量值。实验结果表明:所提方法能够在不同负载条件下实现对发电系统最优温度进行实时跟踪。与增量式PID控制相比,所提方法有效减小了系统的超调,使发电系统输出功率更平稳,有利于发电系统的长期稳定运行,延长电堆的使用寿命。且所提方法仅根据PEMFC输入输出数据在线对控制器进行调整,对PEMFC参数不敏感,可应用于类似空冷型PEMFC发电系统。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池发电系统 最优温度特性 灰色预测 无模型自适应控制 实时控制

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MCFC/燃气轮机联合发电系统的最小二乘支持向量机方法建模 被引量：4

13

作者 陈跃华 曹广益 翁一武 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期774-777,共4页

分析了影响熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)/燃气轮机(GT)联合发电系统工作温度的重要因素,在多个变量中选择了燃料气和空气流量作为MCFC工作温度的控制量;选择燃料气利用率和燃烧室附加燃料流量作为燃气轮机透平初温的控制量.在此基础上,推... 分析了影响熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)/燃气轮机(GT)联合发电系统工作温度的重要因素,在多个变量中选择了燃料气和空气流量作为MCFC工作温度的控制量;选择燃料气利用率和燃烧室附加燃料流量作为燃气轮机透平初温的控制量.在此基础上,推导了最小二乘支持向量机(LS-SVM)用于函数估计的算法,并将该算法用于建立联合发电系统的工作温度控制模型.实验结果表明,LS-SVM建模方法具有建模精度高、计算速度快的优点,适合于实时控制的情况. 展开更多

关键词 熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机联合发电系统 最小二乘支持向量机 建模

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Experimental Study on Characteristics of Cathode Fan Systems of Proton Exchange Membrane Fuel Cells 被引量：9

14

作者 ZHU Xingguang JIA Qiuhong +2 位作者 CHEN Tanglong HAN Ming DENG Bin 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期I0007-I0007,9,共1页

对自制的阴极开放式自增湿型质子交换膜燃料电池阴极风扇系统不同工作模式下电池的空气流量分布及温度分布开展了实验研究。采用testo435多功能测量仪测量不同工作模式下电池阴极的空气流速；采用FLUKETi25红外温度成像仪测量不同操作... 对自制的阴极开放式自增湿型质子交换膜燃料电池阴极风扇系统不同工作模式下电池的空气流量分布及温度分布开展了实验研究。采用testo435多功能测量仪测量不同工作模式下电池阴极的空气流速；采用FLUKETi25红外温度成像仪测量不同操作模式下电池的表面温度分布。实验结果表明：阴极风扇系统不同的工作模式（“吸”和“吹”）会造成空气流量分布及温度分布不同。风扇工作在“吸．”模式下，燃料电池的表面工作温度分布和空气流量分布更均匀，性能更好；电池表面工作温度分布与流过电池阴极的空气流量具有一致性。该研究对于阴极开放式燃料电池性能研究及寻求电池系统效率、性能、温湿度等整体最优具有一定的指导和参考价值。 展开更多

关键词 质子交换膜燃料电池 风扇系统 燃料电池发电系统 实验 特性 阴极 能量转换装置 电力生产系统

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