[發明專利]一種固體氧化物燃料電池電壓多模型融合控制方法

有效

• 申請號: 201310342758.9
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103401006A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陳歡樂;雎剛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種SOFC電壓多模型融合控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1)，選擇SOFC系統30％、40％、60％、90％負荷工況作為工況點，在每一工況點下，當SOFC系統穩定運行后，階躍增加1％的燃料輸入量，每500ms采樣一次SOFC系統輸出的電壓值V_dc，直至SOFC系統重新穩定為止；采用基于階躍響應的模型辨識方法分別得到對應四個工況下燃料量-輸出電壓動態特性的傳遞函數模型G_i(s)：Gi(s)=ki(Ti1·s+1)(Ti2·s+1)...(Tin·s+1);]]>

其中，s為復數變量，k_i，T_i1，T_i2…T_in為模型參數，k_i為模型增益，T_i1，T_i2…T_in為時間常數；i＝1，2，3，4，分別對應30％、40％、60％、90％負荷工況；

步驟2)，以所述步驟1)中辨識得到的四個傳遞函數模型G_i(s)作為被控對象，分別按工程整定方法整定得到對應的四組PI控制器參數：kp_i，Ti_i；其中，kp_i為比例系數，Ti_i為積分時間，i＝1，2，3，4；

步驟3)，根據所述步驟2)中整定得到的四組PI控制器參數，設計四個離散PI控制器：

在采樣k時刻，將SOFC系統輸出電壓V_dc與設定值V_sp的偏差e(k)和(k-1)采樣時刻SOFC系統的輸入燃料量u(k-1)作為PI控制器的輸入，計算得到當前時刻PI控制的控制輸出為：u_i(k)＝u(k-1)+KP_i·[e(k)-e(k-1)]+KI_i·e(k)；其中，e(k-1)為(k-1)采樣時刻SOFC系統輸出電壓V_dc與設定值V_sp的偏差，KP_i、KI_i分別為離散PI控制器參數，KP_i＝kp_i，KI_i＝kp_i·T/Ti_i，T為控制系統采樣周期，i＝1，2，3，4；

步驟4)，在采樣k時刻，測量SOFC系統擾動電流I(k)大小，對所述步驟3)中得到的四個離散PI控制器對應的控制輸出u_i(k)進行融合，得到多模型控制器輸入SOFC系統的燃料控制量為：其中，λ_i為離散PI控制器的權值，i＝1，2，3，4；控制器權值λ_i根據擾動電流I(k)，按如下關系式求得：

當I(k)≤I₁，λ₁＝1，λ₂＝0，λ₃＝0，λ₄＝0

當I₁＜I(k)≤I₂，λ₁＝[I₂-I(k)]/[I₂-I₁]，λ₂＝1-λ₁，λ₃＝0，λ₄＝0

當I₂＜I(k)≤I₃，λ₁＝0，λ₂＝[I₃-I(k)]/[I₃-I₂]，λ₃＝1-λ₂，λ₄＝0

當I₃＜I(k)≤I₄，λ₁＝0，λ₂＝0，λ₃＝[I₄-I(k)]/[I₄-I₃]，λ₄＝1-λ₃

當I(k)＞I₄，λ₁＝0，λ₂＝0，λ₃＝0，λ₄＝1

其中，I₁、I₂、I₃和I₄分別為30％、40％、60％、90％負荷工況下SOFC系統對應的穩態負荷電流。