[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

技術領域

本發明屬于熱工自動控制技術領域，具體涉及一種固體氧化物燃料電池電壓控制方法。

背景技術

在固體氧化物燃料電池(SOFC)的實際運行中，往往需要維持電壓的穩定輸出，然而外界負荷變化的擾動往往會造成負荷電流的變化，進而會對固體氧化物燃料電池系統的輸出電壓造成擾動，不利于電壓的穩定輸出。一般來說，可通過多模型控制方法控制進入固體氧化物燃料電池的燃料量來控制燃料電池的電壓輸出，并克服負荷的擾動。多模型控制方法的基本思想是：將非線性系統在多個工作點上進行局部線性化，由此把非線性空間劃分為一些子空間。針對每個選定工作點上的線性模型分別設計控制器，然后設計一個有效的控制器調度或切換方案，將所得到的線性控制器非線性地組合起來，最終構造出非線性控制系統。常用的控制器調度方案有：切換策略和加權策略。然而一般的切換方法具有容易帶入切換擾動，中間負荷點控制器適應性差等問題。加權策略則都為基于線性模型集與實際對象輸出誤差來求取各個對應控制器的輸出權值，再進行多模型控制器輸出控制量的融合，但是該方法計算大，在線控制困難，并存在模型與對象間過程動態誤差等一系列問題。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術，提出用于固體氧化物燃料電池電壓控制系統的一種多模型融合控制方法，解決傳統固體氧化物燃料電池電壓多模型控制系統中子控制器調度算法復雜和調度不準確的問題。

技術方案：一種SOFC電壓多模型融合控制方法，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：