《潛艇燃料電池混合電源系統的自尋優協調控制研究》是依託武漢理工大學，由陳啟宏擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：潛艇燃料電池混合電源系統的自尋優協調控制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳啟宏
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
潛艇以燃料電池、超級電容和蓄電池構成的混合電源為動力具有隱蔽性強、潛航時間長等顯著優點，已引起世界各國的高度關注。最佳化控制燃料電池、超級電容和蓄電池間的能量流，提高動態回響能力，保證供電品質是一個關鍵問題。潛艇負載功率波動劇烈，導致混合電源長期工作在非平穩態，其建模與控制不能滿足現有小信號理論的假設條件。針對這些問題：（1）建立電力電子裝置等主要部件的等效變工作點線性模型，以便於用線性方法進行最佳化設計；最佳化混合電源系統的狀態轉移模型，在此基礎上綜合出系統的混雜邏輯動態模型；（2）根據負載需求及能量源的特性，構造能量流的總體最佳化目標函式，創新性地提出基於布爾變數和多智慧型體方法構建及調整局部目標函式，在此基礎上研究能量流的分散式自尋優控制策略，保證狀態的平穩過渡和能量流的最佳化分配；（3）基於主從模式，研究多逆變器輸出電壓、電流的多目標自適應協調控制，保證三相交流輸出電壓的穩定和相電壓的平衡。
結題摘要
燃料電池具有工作溫度低，連續運行時間長，能量效率高，零排放等顯著優點，由燃料電池、超級電容和蓄電池構成燃料電池混合電源系統為動力驅動潛艇，隱蔽性強、潛航時間長，已引起世界各國的高度關注。混合電源中的燃料電池、超級電容和蓄電池間具有不同的特性及功率變化梯度，最佳化控制三者間的能量流，提高混合電源系統的整體動態回響能力，保證供電品質是一個關鍵問題。潛艇負載功率波動劇烈，導致混合電源長期工作在非平穩態，其建模與控制不能滿足現有小信號理論的假設條件。本項目針對這些問題，開展燃料電池混合電源系統建模與控制研究，取得了以下成果： (1)建立了燃料電池混合電源系統DC/DC變換器、逆變器等電力電子裝置及燃料電池、超級電容等能量源的等效變工作點線性模型，基於該模型可用線性系統方法對系統進行最佳化控制；建立了混合電源系統的狀態轉移模型，結合等效線性模型綜合出混合電源系統的混雜模型； (2)根據負載需求及能量源的特性，構造了能量流的總體最佳化目標函式，提出了能量流的分散式自尋優控制策略，保證狀態的平穩過渡和能量流的最佳化分配； (3)基於主從模式，提出了潛艇微電網多逆變器輸出電壓、電流的多目標自適應協調控制,設計了面向不平衡電壓補償的相間互連逆變器拓撲結構，保證三相交流輸出電壓的穩定和相電壓的平衡。 項目成果形成了一套潛艇用燃料電池混合電源系統的建模與控制技術，為該類混合電源在水下艦船中的套用奠定了基礎。
