燃料电池混合动力系统输出功率跟随研究

为提高燃料电池混合动力系统功率输出的动态特性,并提高其经济性,在基于DC/DC变换器微分平坦控制的基础上提出了基于高效率功率跟随的混合能量管理策略,建立了包括燃料电池、锂电池、DC/DC变换器和负载等部件的数学模型,并进行了仿真实验。研究结果表明:基于微分平坦控制的DC/DC变换器控制方法能够改善系统的动态响应,修正后的电池的荷电状态(SOC)维持且接近期望SOC值;燃料电池的高效率功率跟随控制策略可以实现系统功率的合理分配,使得混合动力系统可以更安全、高效地运行。     

基于LMS AMESim的车用燃料电池-锂离子动力电池混合动力系统能量管理仿真

基于20 k W燃料电池电堆及燃料电池测试系统,获得燃料电池极化曲线及氢气消耗量曲线;基于锂离子动力电池充放电系统,获得锂离子动力电池输出电压曲线。将试验所得数据导入到LMS AMESim软件中,分别构建燃料电池及锂离子动力电池模块,同时,构建仿真平台其他所需模块并搭建DC/DC变换器模型,建立燃料电池-锂离子动力电池混合的动力系统仿真平台。依据不同动力源的各自特点,引入能量控制策略,对该混合动力系统进行模拟仿真。在所选定新欧洲驾驶循环(new European driving cycle,NEDC)工况下仿真结果表明,该混合动力系统可以满足车辆在所选定工况下的动力需求。DC/DC变换器可提升并稳定燃料电池输出电压跟随母线电压,并通过对电流的分配进行功率在不同动力源之间的分配;燃料电池输出功率在合理范围之内,并取消燃料电池在低功率下的工况,从而保护燃料电池,延长其使用寿命;锂离子动力电池荷电状态(state of charge,SOC)始终保持在合理范围内,未出现过充或过放情况。研究结果可为搭建混合动力试验平台及整车搭载匹配提供理论依据及参考。     

混联式混合动力系统多能源综合控制策略

为实现混合动力车辆的能源管理与控制,针对混联式混合动力系统设计了基于分层结构的多能源综合控制策略.该策略将混合动力控制逻辑划分为决策层、中间层与伺服层:决策层确定系统总功率需求与控制模式;中间层进行功率分配并确定各部件稳态控制目标;伺服层根据控制品质要求确定动态过程瞬时控制目标.开发多能源综合控制器ECU软硬件,并对硬件在环仿真平台上进行典型工况测试.测试结果表明,设计的混联式混合动力系统多能源综合控制策略实现了混合动力车辆的能量管理与控制,发动机工作点得到优化配置,提高了燃油经济性.控制策略的分层结构设计方法,使控制逻辑更为简明、清晰,同时兼顾了功率流的优化配置与动态过程的品质控制要求.     

某款燃料电池混合动力皮卡车仿真设计研究

由于燃料电池混合动力皮卡车能量转化效率高、无污染且续航里程理想,其逐渐成为未来皮卡市场的发展趋势.基于Cruise-Simulink联合仿真平台对某款皮卡车进行整车建模,采用一种燃料电池与蓄电池混合的动力系统,通过仿真曲线进行分析,结果表明:本款皮卡车在最高车速、续航里程、爬坡度以及耗能经济性方面均符合设计要求且优于原型燃油车.     

油液混合动力工程机械系统及控制策略研究综述

针对油液混合动力工程机械能量损失较大、能量回收效率偏低以及控制策略相对单一等问题,从混合动力系统液压原理和控制策略2个方面分析近年来国内外油液混合动力工程机械的研究成果.将油液混合动力工程机械液压系统分为泵控液压系统、二次调节液压系统和复合结构液压系统3种形式,研究液压系统的设计思路,分析液压系统在混合动力系统中的工作原理,根据仿真和实验结果总结各液压系统设计方案的优势与不足.将油液混合动力工程机械控制策略分为门限值控制策略、模糊控制策略和优化控制策略3种类别,分析控制策略的适用工况,总结控制策略的原理,综述油电混合动力汽车控制策略并与之进行对比.提出油液混合动力工程机械的发展方向,包括利用泵控系统代替阀控系统、开发储能元件、设计针对工程机械结构特点的控制策略以及控制目标多样化.     

混联混合动力客车动力系统建模与转矩分配控制策略研究

以某型号混联式混合动力公交客车为研究对象,在分析其动力系统的基础上,利用Cruise软件建立了动力系统仿真模型,并结合车辆实际运行特点,设计了一种以燃油经济性和超级电容电量平衡特性为控制目标的转矩分配控制策略,在选定的工况下进行了仿真.仿真结果表明,与实车测试数据相比,设计的控制策略在保证整车动力性的基础上,燃油消耗降低了6.2%,并较好地维持了超级电容的电量平衡,验证了整车仿真模型与转矩分配控制策略的正确性和有效性.     

燃料电池/蓄电池混合动力汽车能量管理系统研究

为合理分配燃料电池/蓄电池电源投入的功率及很好地保护蓄电池,本文利用Matlab/Simulink搭建了燃料电池/蓄电池混合动力汽车整车系统模型,并基于燃料电池系统的功率效率曲线,设计了其能量管理系统(energy management system,EMS),根据蓄电池的荷电状态(state of charge,SOC)和负载需求功率分为14种状态,以此确定燃料电池系统的输出参考功率,在合理保护蓄电池的同时,尽可能地提高燃料电池系统的输出效率。为测试该能量管理系统对燃料经济性的改善程度,本文在Matlab/Simulink环境下进行仿真模拟。仿真结果表明,与基于功率追踪的EMS相比,本文提出的EMS蓄电池储存的电能更高,可以有效地减少氢气的消耗,同时使蓄电池的SOC保持在合理区域,使混合动力汽车具有更好的经济性和安全性。该研究具有重要的经济实用价值。     

串联混合动力汽车控制策略

为了提高串联混合动力汽车的燃油经济性和排放性,延长动力系统部件的寿命,对串联混合动力汽车控制策略进行了研究。仿真分析了动力系统控制策略对整车性能的影响。结果表明:作者所采用的功率跟随+恒温器的控制策略充分利用了发动机和电池的高效区,既减少了蓄电池的过度循环和大电流放电,又避免了发动机的频繁起停,同时发动机的工作点主要集中在经济性和排放性较好的区域,使动力系统达到整体效率最高。     

串联混合动力汽车控制策略

为了提高串联混合动力汽车的燃油经济性和排放性，延长动力系统部件的寿命，对串联混合动力汽车控制策略进行了研究。仿真分析了动力系统控制策略对整车性能的影响。结果表明：作者所采用的功率跟随 恒温器的控制策略充分利用了发动机和电池的高效区，既减少了蓄电池的过度循环和大电流放电，又避免了发动机的频繁起停，同时发动机的工作点主要集中在经济性和排放性较好的区域，使动力系统达到整体效率最高。     

基于CR UI SE的混联式混合动力汽车电动优先混合控制策略仿真

针对一款开发中的混联式混合动力轿车,在分析其布置形式与工作模式的基础上,提出电动优先的混合控制策略,搭建基于C R UISE的整车仿真模型,用C语言编写了电动优先混合控制策略,利用C-function模块将其嵌入到C R UISE模型中进行耦合仿真,并对控制策略进行优化和评价,验证控制策略的可行性;结合目标车型的期望性能,对仿真车型动力系统进行了匹配,为实车设计提供了参考依据. 结果表明,控制策略达到了预期目标且合理适用.     

光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪控制

为实现光伏并网系统的最大功率点跟踪控制,提出了一种适用于基于混合控制的级联逆变器的光伏并网发电系统的双级控制策略.通过电流瞬时值反馈滞环控制,将输入电压控制(功率控制环)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制环)解耦,简化了控制器设计.首先对该双级控制策略进行了分析,然后对瞬时值反馈单元控制器参数进行了设计,最后进行了仿真和实验.仿真和实验结果验证了所提出的控制方法的有效性,表明该双级控制策略可在进行最大功率点跟踪的同时保证入网电流质量     

车辆复合电源功率分配稳定控制策略研究

针对混合动力电动汽车蓄电池-超级电容器复合电源功率分配问题,提出了一种基于滑模变结构和李雅普诺夫的稳定控制策略。滑模变结构控制策略的控制目标包括稳定直流母线电压和精确跟踪超级电容器电流参考值。同时,基于李雅普诺夫理论,对闭环控制系统进行了稳定性分析。在ADVISOR仿真环境下进行仿真研究,并搭建实验样机,进行实验研究。仿真和实验结果表明,该复合电源功率分配控制策略能很好地实现两个控制目标,控制系统实现全局渐近稳定。     

混联式混合动力汽车动力系统参数匹配的研究

混合动力汽车动力总成参数的合理匹配是混合动力汽车产品开发的重要前提和基础性工作.在对混联式混合动力汽车动力总成结构和整车控制策略分析的基础上,分别进行发动机、电动机和蓄电池等动力总成部件的选型和参数设计,并对传动系统进行参数设计.针对发动机、永磁同步电动机和镍氢蓄电池的工作特性建立模型,并基于NEBC工况进行仿真,得出发动机扭矩、电动机扭矩和蓄电池荷电状态的变化曲线.结果表明,混联式混合动力汽车动力系统的参数匹配合理.     

双钢轮振动压路机混合动力系统仿真

为了在保证双钢轮振动压路机压实质量的前提下合理匹配整机功率,根据压路机循环作业的负荷特性,提出了双钢轮振动压路机的并联混合动力系统方案及控制策略。以某双钢轮振动压路机混合动力行走系统为例,采用AMESim和ADAMS联合仿真方法分析了从高速起步到停车制动的一个载荷循环过程。仿真结果表明:起步和制动过程发动机转速波动范围比原系统减小一半以上;稳定压实过程行走速度稳定;发动机的输出转矩被限制在150N.m以内,制动能量得到有效回收;循环过程实现了电池荷电的维持。与原系统相比,本文并联混合动力系统在保证压实质量的前提下,整机功率匹配更合理,功率利用率更高。     

基于逆向模式的混合动力系统控制策略研究

混合动力系统控制器作为车辆的大脑,承担着协调、支配混合动力车辆各动力系统高效工作的重要任务,而控制策略是保障大脑正常工作的经络,也是车辆控制器的核心部分。通过对混合动力汽车进行各工况的试验测试,来逆向研究混合动力系统控制策略,分析混合动力汽车在不同工况下其控制策略,从而开发混合动力系统控制器。结果表明:开发的混合动力系统控制器能够有效地协调、支配各动力系统高效工作,车辆经济性、排放性均有所改善。     

双模式机电复合传动系统电功率协调控制策略

为提高重型车辆用功率分流式混合动力系统机电功率流调控精度,解决外界用电需求的动态控制问题,提出电功率协调控制策略.该策略利用电机快速响应和精确控制的特点,通过对发电机和电动机的闭环协调控制,调整二者的工作状态,保证动力源功率分配的精确性以及对外供电的稳定性.仿真结果表明,提出的协调控制策略能够使电池实际功率时刻跟随其目标值,并且在外界有用电需求时,确保系统快速调整出相应的电功率以供使用,较好地解决了机电复合传动系统机电功率分配的精确性问题以及对外供电功率响应的复杂动态控制问题.     

基于混合储能的风力发电功率波动平抑控制研究

根据蓄电池与超级电容性能特点,提出了一种基于蓄电池和超级电容混合储能的协调控制策略. 采用低通滤波器将波动功率分离为低频与高频,由蓄电池平抑低频部分,超级电容平抑高频部分,进一步设计电压电流双闭环协调控制策略,实现蓄电池与超级电容的分频能量吞吐. 仿真结果表明混合储能系统达到了平抑风力发电功率波动,延长蓄电池使用寿命的目的.     

基于变桨系统的功率与载荷双目标协同控制

为了保证机组功率的稳定及尽可能降低机组载荷,以600 kW水平轴海流能发电机组为对象,围绕功率和载荷2个方面设计基于功率与载荷双目标的协同变桨控制策略. 在功率方面,基于黄金分割法将流速段分割,每段采用不同的fuzzy PID控制;在降载方面,采用d-q变换的方式,从叶轮坐标系将叶根弯矩变换到d-q坐标系,实现了三维转二维的简化,基于PID进行控制,经过Coleman反变换将结果输出给变桨执行机构,完成独立变桨. 通过Matlab/Simulink 和海流能分析软件Bladed进行联合仿真. 结果表明,采用该控制策略,可以在保证功率稳定的同时,显著降低叶轮的不平衡载荷.     

基于鱼群优化算法的有轨电车用燃料电池混合动力系统参数配置

为满足燃料电池混合动力有轨电车的动力性能和容载性能需求,提出了一种基于鱼群优化算法的参数配置方法。基于有轨电车动力学模型,完成了3种行驶状态下的牵引力计算。选择了燃料电池/锂电池/超级电容混合动力系统,建立了以系统体积和质量最小为目标的多目标函数,通过鱼群优化算法求解燃料电池、锂电池和超级电容的配置数量,进行了参数配置结果分析和动力性能验证。结果表明：本文方法与粒子群方法相比,收敛速度更快、体积和质量更小、功率密度和能量密度更高,充分利用了各动力源的传输优点,能够保证有轨电车动力充足地行驶。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机转速环连续螺旋控制

针对传统矢量控制策略在保持系统动态性能的基础上无法消除系统扰动的问题,为进一步提高系统的控制精度及抗扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的连续螺旋滑模控制(Continuous Twisting Sliding Mode Control, CTSMC)方法。首先,该方法以双闭环矢量控制结构为基础,在转速环部分采用连续螺旋控制方法,与传统控制方法相比,可以将误差收敛到一定的区域,不仅提高了负载扰动的鲁棒性,还有效减少了系统的抖振。其次,在此控制器的基础上加入扩张状态观测器,估计系统的总扰动,并将此信号用于前馈补偿,以进一步提高系统的动态性能。最后,利用Lyapunov稳定性理论进行了闭环稳定性分析。通过仿真和实验,验证了基于扩张状态观测器的连续螺旋滑模控制方法的正确性及可行性。