燃料电池并网控制策略研究.pdf

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1、第39卷第21期电力系统保护与控制、b1．39NO．212011年11月1日PowerSystemProtectionandControlNov．1，2011燃料电池并网控制策略研究杨伟，林弘，赵虎(南京理工大学动力工程学院，江苏南京210094)摘要：针对传统的燃料电池并网控制方法对改善系统动态性能的不足之处，建立PEMFC(ProtonExchangeMembraneFue1Ce11)燃料电池发电系统中DC／DC升压变换器和逆变器的模型。提出了燃料电池系统并网的控制策略，利用内外双闭环控制方法，使得逆变器输出达到系统要求。建立了仿真系统的模型，并给出了燃料电池节点在网

2、络方程中的处理方法。对系统三相短路故障、电压跌落、负荷突变等情况进行了数值仿真，结果表明所提出的燃料电池并网控制策略在三相短路故障、电压跌落、负荷突变等情况下，能够使得含燃料电池的系统稳定运行，并能动态跟踪系统的功率输出情况。关键词：燃料电池；并网控制策略；三相短路；数值仿真；系统稳定ResearchonthecontrolstrategytoconnectfuelcellswithpowergridYANGWei，LINHong，ZHAOHu(SchoolofPowerEngineering，NanjingUnivemityofScienceandTechnology，

3、Nanjing210094，China)Abstract：Becausethetraditionalcontrolmethodaboutconnectingfuelcellswiththepowergridhasthedisadvantageofslowdynamicresponse，thispaperconstructsthemodelofDC／DCboostconverterandinverterinPEMFC(ProtonExchangeMembraneFuelCel1)powergeneratingsystem，andoffersanewcontrolstrate

4、gytocontrolfuelcellssystemwithpowergrid．Thedoubleclosed-loopcontrolmethodisadopted，whichmakestheoutputoftheinvertermeettherequirementofthesystem．Thepaperalsobuildsthemodelofsimul~ionsystem，andthehandlingofthefuelcellsnodesinnetworkequationisalsogiven．Thenumericalsimulationofthesysteminthe

5、conditionsofthree-phaseshort-circuitfault，voltagedipandmutationalloadprovedundercertainfaults，suchcontrolstrategycanrunthefuelcellssystemsteadily，aswellastrackthedynamicoutputofthesystemsmoothly．Keywords：fuelcells；controlstrategywithpowergrid；three-phaseshortcircuit；numericalsimulation；sy

6、stem~eady中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1674．3415(2011)21．0132．06电池时，电能质量得不到保证，输出的电能无法直0引言接应用，因此有必要设计合适的变流器J；文献【8】燃料发电机组是典型的电力电子变换器形式的设计了推挽正激变换器，提出了双CDD无源无损分布式发电电源，在现有的众多分布式发电技术中，箝位电路，使系统具有很好的稳定及其动态影响，燃料电池【1弓J具有能效高、环保、动态特性突出等特但是输出的是直流电，不能直接应用。文献[9】提出点，被称为2l世纪的分布式电源。随着现在电力紧的燃料电池逆变控制策略能够使输出的电流具有较缺现

7、况的不断加重，燃料电池并网运行正逐渐变为小的稳态误差，但是不具备对输出功率的控制要求。一个大的趋势。文献【10]设计了纹波电流控制器，这种控制器能够质子交换膜燃料电池(ProtonExchange很好地抑制电流纹波，但控制器的设计非常复杂，MembraneFuelCell，PEMFC)[4-S]由于选择氢气和不利于实际应用。本文充分考虑PEMFC的输出功液态甲醇等燃料，被认为是未来电动汽车、固定式率和电能质量，设计燃料电池并网控制器，提出了电站的核心技术，近年来在笔记本电脑、手机等便一种新的并网控制策略，通过Matlab数值仿