摘要：燃料电池输出电压具有低等级和宽范围变化的特性。为满足直流负载或后级逆变器的需求,设计一种具有较高电压等级且稳定的高增益直流变换器是关键。文章分析单管高增益二次型Boost变换器的主电路拓扑结构、工作原理及稳态性能,通过对其小信号建模及频域特性分析可知:被控制对象的开环传递函数中含有2个谐振尖峰,系统稳定性差,需在控制回路中加入相应的补偿网络。为此,设计了控制回路的补偿网络并对控制回路参数进行选取。仿真和实验结果表明:输出电压都能稳定在期望值50 V;仿真输出电压纹波为2%,实验输出电压纹波为2.5%。同时由实验结果还知,满载时变换器工作效率最高达到90%。仿真和实验结果验证了变换器设计的正确性和可行性。

摘要：燃料电池作为分布式信息能源系统中的重要能量发生装置,在能源网络安全中发挥着重要作用。但由于燃料电池输出电压较低且随负载波动范围较大,需采用高增益DC-DC变换器实现后级负载的安全稳定工作。该文以一款输出串联Boost变换器为研究对象,为提高功率变换器抵抗内外干扰的能力,采用微分平坦控制理论设计电压外环和电流内环。此外,利用扰动观测器对系统寄生参数进行等效估计,提高系统抵抗内部参数摄动的能力;同时实时估计出负载电流和输入电压,减少传感器使用数量以降低系统成本。最后,通过1个240W的实验样机对所提出的控制器性能进行验证。

摘要：传统的燃料电池发电系统用DC/DC变换器拓扑主要是隔离型Boost变换器,其效率、增益和输入电流纹波都有一定瓶颈.为此,提出了一种新颖的带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器,变换器的输入侧采用双电感结构,输出侧采用谐振倍压结构实现了整流二极管的零电流关断.相比于传统的隔离型Boost变换器,所提出的拓扑的具有更小的输入电流纹波,同时变换器增益提高了1倍.给出了变换器的工作原理波形并进行了详细的模态分析,在此基础上完成了变换器的增益特性和输入电流纹波分析并给出了一种可行的变换器设计方法.最后研制了1台500 W的样机,满载效率为96.5%,样机实验结果验证了所提出拓扑的可行性和高效率功率变换的优点.

摘要：为了实现对风力发电、电解制氢、压缩储氢及燃料电池系统所组成微网的协调运行控制,设计了一种基于KingView的微网监控系统,介绍了该系统的软硬件构成,并叙述了开发技术路线及具体开发流程。通过该微网监控系统的开发和应用,不但实现了微网系统在风电制储氢运行模式、燃料电池发电运行模式以及微网全系统运行3种模式的稳定运行及平滑切换,保证了微网系统的安全稳定运行,而且有助于电气工程类专业学生在分布式能源发电和微网前沿技术领域开展探索性实验,同时为教学科研人员在微电网和智能电网领域开展教学改革和科学研究提供了有力的实验支撑条件。

摘要：针对间歇性、波动性风能的高效综合利用,开发了一种全新的风电制氢耦合燃料电池微网实验系统。基于PLC设计了电解制氢系统的整流器控制、温度控制、压力控制和液位控制等控制器的协调和优化;通过PLC采集储氢瓶的压力和温度信息,实现压缩储氢系统充气和供气两种过程的控制;通过对DC/AC逆变器目标功率的控制,实现燃料电池系统输出功率的调节。设计了微网实验系统的协调运行控制技术,实现了风电制储氢系统和燃料电池发电系统的独立运行,以及微网全系统运行3种运行模式。应用实践表明,该微网实验平台不仅保证各个子系统的安全稳定运行,而且根据具体运行条件实现运行模式之间的协调及切换,达到对弃风风电综合利用的目的。

摘要：This paper presented a control design methodology for a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) generation system for residential applications. The dynamic behavior of the generation system is complex in such applications. A comprehensive control design is very important for achieving a steady system operation and efficiency. The control strategy for a 60 kW generation system was proposed and tested based on the system dynamic model. A two-variable single neuron proportional-integral (PI) decoupling controller was developed for anode pressure and humidity by adjusting the hydrogen flow and water injection. A similar controller was developed for cathode pressure and humidity by adjusting the exhaust flow and water injection. The desired oxygen excess ratio was kept by a feedback controller based on the load current. An optimal seeking controller was used to trace the unique optimal power point. Two negative feedback controllers were used to provide AC power and a suitable voltage for residential loads by a power conditioning unit. Control simulation tests showed that 60 kW PEMFC generation system responded well for computer-simulated step changes in the load power demand. This control methodology for a 60 kW PEMFC generation system would be a competitive solution for system level designs such as parameter design, performance analysis, and online optimization.

摘要：六安兆瓦级氢能综合利用示范站顺利投运2022年7月6日,由中国能建安徽院设计的六安兆瓦级氢能综合利用示范站顺利投运,标志着国内首座兆瓦级电解纯水制氢高压储氢以及氢燃料电池发电系统实现全链条贯通。