关键字 |
| 混合动力系统,燃料电池,微电网光伏电源管理。 |
介绍 |
| 。混合动力系统结合两个或两个以上的能量转换设备,或两个或两个以上的燃料同样的设备,当集成,克服固有的限制[1]。混合动力系统可以解决限制燃料灵活性、效率、可靠性、排放和/或经济学。混合动力系统可以最大化的使用可再生能源,导致较低的系统比传统的化石燃料排放技术[2]。混合动力系统设计可以实现所需的属性在最低可接受的成本,这是市场接受度的关键。现在每天最受欢迎的可再生能源是太阳能,风能和燃料电池[3]。光伏(PV)数组通常使用最大功率点跟踪翻译(MPPT)技术不断向负载提供最高的电力有辐射和温度的变化。光伏能源的缺点是,光伏输出功率取决于天气条件和电池温度,使其无法控制的来源。此外,它没有在夜间[5]。 |
| 在本文中,为了克服这些固有的缺点,替代来源,如质子交换膜燃料电池,应安装在混合动力系统。通过改变FC输出功率,输出成为可控的混合来源。然而,质子交换膜燃料电池,又只能在特定的权力范围内效率高(PFClow / PFCup) [1], [2]。混合动力系统可以被连接到主电网或工作自主对gridconnected模式或坐落模式,分别。在并网模式下,混合源连接到主网格点的公共连接点(PCC)向负载供电。当负载需求发生变化时,电源由主网格和混合动力系统必须得到适当的改变。交付的权力从主电网和光伏阵列以及质子交换膜燃料电池必须协调满足负载的需求。混合来源有两种控制模式:1)单位功率控制(UPC)模式2)馈线流控制(FFC)模式。这个操作策略将减少操作模式的数量变化,改善系统运行的性能,增强系统的稳定性。 |
二世。系统描述 |
| PV-FC混合的系统包括源与主电网连接到负载在PCC如图1所示。光伏[3],[4]和质子交换膜燃料电池[5],[6]被建模为非线性电压源。这些来源是连接到直流-直流转换器在直流端耦合的dc / ac逆变器。直流/直流连接光伏阵列翻译作品作为MPPT控制器。翻译许多MPPT算法在文献中已经提出,如增量电导(INC)、恒压(CV)和微扰和观察(P&O)。P&O方法得到了广泛的应用,因为它简单的反馈结构和更少的测量参数[7]。确定光伏电压和电流,功率计算。在最大功率点,(dP / dV)导数等于零。最大功率点可以通过改变参考电压的ΔVref。 |
| 答:光伏阵列模型 |
| 光伏模块仍然有相对较低的转换效率;翻译因此,控制最大功率点跟踪(MPPT)的太阳能电池阵列在光伏系统至关重要。由光伏发电的数量取决于数组的操作电压。光伏最大功率点(MPP)随太阳能保温和温度。vi和V-P特性曲线指定一个独特的操作点的最大可能的功率。在MPP, PV操作的最高效率。 |
 (1) |
| 我在哪里V和代表光伏的输出电压和电流,分别;Rs和Rsh是细胞的系列和分流电阻;问是电子电荷;Isc产生电流;Io是反向饱和电流;n是一个无量纲因子;k是玻尔兹曼常数,Tk是0 k的温度。方程(1)是用于计算机模拟获得太阳能电池的输出特性,如图3所示。这条曲线清楚地表明,太阳能电池的输出特性是非线性的,至关重要的是受太阳辐射的影响,温度和加载条件。每个曲线有一个MPP,太阳能电池阵列的最高效的方式运作。 |
| b .质子交换膜燃料电池模型 |
| 在各种类型的燃料电池,如碱性(亚)、磷酸(PAFC),熔融碳酸盐(MCFC)、固体氧化物(SOFC),质子交换膜燃料电池(PEMFC)是最有前途的。 The ECELL 内部 潜力 |
 (2) |
| *指有效值。 |
| 活化损失、欧姆电阻压降和潜在的浓度在整个燃料电池电压降,如图4所示。 |
 (3) |
| 因此燃料电池堆的输出电压可以获得 |
 (4) |
| ‗E”是每个单元的可翻转的潜力(伏) |
| 计算燃料电池输出电压,使用下面的估计: |
| 1)激活电压降:塔费尔公式,下面,是用来计算激活燃料电池电压下降 |
 (5) |
| 2)欧姆压降:。可以表示为整体电阻压降 |
 (6) |
| 3)电压降浓度:浓度超过潜在的燃料电池被定义为[8] |
 (7) |
| CS是表面浓度和体积浓度是CB |
 (8) |
| 浓度损失的等效电阻 |
 (9) |
| 翻译c MPPT控制 |
| 翻译许多MPPT算法已经提出了文献[3][4],如增量电导(INC)、恒压(CV)和微扰和观察(P&O)。 |
| 这两个算法通常用于实现最大功率点跟踪是P&O和公司的方法。公司的方法在快速变化的大气条件下提供良好的性能。然而,4个传感器需要执行计算。如果传感器需要更多的转换时间,那么翻译的MPPT过程将需要更长的时间来跟踪最大功率点。在追踪期间,光伏的输出小于其最大力量。这意味着,转换时间越长,能量损失越大[3],[4]。相反,如果P&O方法执行速度的增加,则系统将减少损失。此外,这种方法只需要两个传感器,从而减少硬件需求和成本。因此,P&O翻译方法是用于控制MPPT[5][6]的过程。power-feedback控制是用来实现最大功率。 As PV voltage and current are determined, the power is calculated. The maximum power point can be achieved by changing the reference voltage by the amount of ΔVref . In order to implement the MPPT algorithm, a buck-boost dc/dc converter is used as depicted in Fig. 5. The parameters L and C in the buck-boost converter must satisfy the following conditions [9]. |
 (10) |
| buck-boost转换器是一种DC-to-DC转换器的输出电压大小大于或小于输入电压大小。这是一个开关电源与类似的boost变换器电路拓扑和巴克转换器。 |
三世。混合动力系统的控制和操作策略 |
| 微电网的控制方式包括UPC、FFC和混合控制模式[7]。在UPC模式下,DGs(混合源在这个系统)调节电压大小的连接点和注入的力量来源。在这种模式下如果在微电网负载的增加,额外的电力来自电网,由于混合源恒功率调节。我明白显示了为确定参考功率自动控制算法图。 |
| 答:整体经营战略网格连接的混合动力系统 |
| 我和区域之间的边界II Pload1 |
 (11) |
| FFC模式变化时,馈线流引用必须确定。因此,当馈线流参考设置在Pfeeder max |
 (12) |
| 甩负荷将达到极限 |
 (13) |
| Pload2 0千瓦光伏输出时可以说是微不足道的 |
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| 因此,负载可以更高的最大负载 |
 (14) |
| 如果FC电源和负载需求满足上述方程甩负荷不会发生对应FC装机功率,第二区域的宽度计算如下: |
IV.SIMULATION结果 |
| 答:仿真结果没有滞后 |
| 使用系统模型的仿真是由图8所示。验证操作策略的系统参数如表1所示。 |
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V.CONCLUSION |
| 本文提出了一个可用的方法来操作混合发电系统。混合动力系统,由光伏阵列和质子交换膜燃料电池,被认为是。系统的操作策略是基于通用产品模式和FFC模式。提出操作策略的目的提出了确定控制方式,以减少模式的数量变化,光伏最大功率点运作,运作高效的FC输出性能。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
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数据乍一看 |
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引用 |
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