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氢电混合动力系统的功率分配与容量配置优化研究
| 论文题名： | 氢电混合动力系统的功率分配与容量配置优化研究 |
| 关键词： | 汽车氢电混合动力系统;功率分配;容量优化;评价指标 |
| 摘要： | 质子交换膜燃料电池是一种以氢气为燃料的新型发电设备，具有清洁、高效、电压运行范围宽等诸多优点，广泛应用于交通领域。氢电混合动力系统将燃料电池与辅助电源结合，不仅提高了系统续航能力，同时解决了燃料电池输出特性与负载特性不匹配的问题，成为目前的研究热点。氢电混合动力系统中，燃料电池与动力电池的容量配比以及功率协调控制策略对系统整体性能和经济性有着至关重要的影响。本文围绕氢电混合动力系统展开研究，主要研究内容如下： 1.以氢电混合动力公交车为具体研究对象，选用典型的氢电混合动力系统拓扑结构，建立了车用氢电混合动力系统模型。针对氢电混合动力系统评价指标多样、缺乏统一性的问题，综合考虑系统氢耗、燃料电池寿命衰减以及动力电池寿命衰减等因素，从全生命周期经济性的角度建立了混合动力系统运行的综合评价指标。 2.设计并对比了三种功率协调控制策略。针对本文的实际应用对象，考虑燃料电池的变载能力，设计了基于SOC状态和基于实时小波分频的功率协调控制策略；在此基础上，为了进一步提高系统经济性，综合考虑系统氢耗、燃料电池和动力电池损耗，提出了基于粒子群算法的优化功率协调控制策略，重点设计了基于动力电池SOC的惩罚函数，可以在满足成本最优的前提下，实现对动力电池电量的有效调控。仿真结果表明，三种策略下，基于粒子群算法的功率协调控制策略燃料电池寿命衰减百分比最低，综合评价指标最优。 3.设计了基于粒子群算法的容量配置优化方法。以综合评价指标最小为优化目标，采用粒子群算法对系统容量配置进行优化，并对比分析了不同容量配置下的系统性能和综合运行指标，结果表明不合理的容量配置会加速燃料电池和动力电池的寿命衰减，造成运行成本提高，而优化后的容量配置下，系统具有最低的运行成本，其综合评价指标最优。 |
| 作者： | 邓乐 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 邹清泽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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