含燃料电池的微电网建模与控制研究

《含燃料电池的微电网建模与控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码10459学号或申请号201412182289密级硕士学位论文含燃料电池的微电网建模与控制研究作者姓名：孟现锋导师姓名：罗勇教授学科门类：工学专业名称：检测技术与自动化装置培养院系：电气工程学院完成时间：2017年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonModelingandControlofMicrogridWithFuelCellByXianfengMengSupervisor:Prof.YongLuoDetectio

2、nTechnologyandAutomaticEquipmentSchoolofElectricEngineeringMay，2017学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者(签名)：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根

3、据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者(签名)：日期：年月日摘要随着能源短缺加剧和环保意识增强，采用绿色清洁能源发电的微电网技术发展迅速。而质子交换膜燃料电池（ProtonExch

4、angeMembraneFuellCell，PEMFC)发电技术使用氢气作为燃料，产物是水，零排放无污染，并且具有能效高、稳定可靠的特点，备受青睐。本文针对含燃料电池的微电网建模与控制问题进行研究，包括PEMFC模型的构建、参数辨识以及仿真论证；含直流变换器的PEMFC发电系统控制策略设计；PEMFC和风能混合型微电网建模以及控制策略。主要内容如下：首先，根据运行机理，参考相关文献，分别搭建PEMFC单电池电化学稳态和电压动态仿真模型。为了对比研究两者之间不同运行特性及工作过程，利用Matlab/Simulink软件研究了PE

5、MFC电压、效率以及功率随电流密度变化情况，仿真结果既论证了所搭建模型的准确性，同时也表明PEMFC动态模型具有更加优良的响应特性，能够更好的描述PEMFC实际工作过程。其次，针对PEMFC建模过程中涉及多个不确定性参数，采用五种不同惯性权重的粒子群（PSO）算法辨识这些参数，通过和实际采集数据进行对比分析，最终选出一组最优参数用于PEMFC建模。然后，针对PEMFC存在动态响应慢、输出电压变化范围大、输出功率小等问题，利用前级Boost型DC/DC变换器的无源特性，参考无源控制方法，设计了含直流变换器的PEMFC发电系统无源

6、性控制器，并设置了PI控制对比实验。结果显示，采用无源性控制策略时，系统表现出更强的抵抗扰动的能力以及更加优良的动态特性。最后，针对风能波动和风机故障穿越两个问题，将PEMFC、水电解装置以及储氢装置组成的循环系统接入风电机组，构成PEMFC和风能混合型微电网，根据系统内各单元不同功能及运行特性设计了相应控制策略，进而实现功率平滑控制。MATLAB仿真结果表明，该控制策略既能保证输出较为平滑的有功功率，又能实现风能最大功率捕获，还可以帮助风机实现低电压穿越。关键词：质子交换膜燃料电池微电网功率平滑参数辨识无源控制IAbstra

7、ctWiththeaggravationofenergycrisis,theenhancementofenvironmentalconsciousness,microgridisbeingdevelopedfastforgreateruseofcleanenergy.Protonexchangemembranefuelcell(PEMFC)powergenerationtechnologybecomesmoreandmorepopularrecognizedworldwidebecauseofitsmanyadvantages

8、,suchasitsproductiswaterusinghydrogenasfuel,zeroemission,nopollution,highpowerdensityandefficiency,andreliableoperation.Inthisdissertation