燃料電池電動汽車的先進直流母線電壓調節

燃料電池電動汽車的先進直流母線電壓調節

汽車電動化過程包括能源管理、控制策略、電力電子和電機驅動，快速的汽車電動化發展使得電動汽車和燃料電池電動汽車的效率和可靠性大幅提升，因此有很多研究者在研究燃料電池電動汽車的能源管理和控制系統，但大多數研究集中在組件大小和線性控制器上面。

本文則研究搭載混合動力燃料電池汽車的直流母線電壓調節。混合動力的組成包括主要動力系統-燃料電池及輔助動力系統-超級電容，燃料電池通過化學反應將化學能轉化為電能，其輸出的電能是十分有效和穩定的，但同時會導致傳遞過程中的動態響應性降低，而輔助動力系統超級電容在儲存和傳遞過程中幾乎是瞬間的，并且具有高密度的能量，因此能夠補償燃料電池在傳遞過程中動態響應性慢的特點。整套系統是一個多路的轉換器結構，燃料電池系統通過DC/DC連接直流母線電壓，超級電容系統通過升壓/降壓轉換器連接直流母線電壓。

考慮到混合動力系統和多路轉化器結構的非線性，需要對燃料電池電動汽車進行動態建模。本文介紹了一種先進的控制方法，此方法是基于調節直流電壓的李雅普諾夫函數和之前關于超級電容的參考文獻。同時，本文還對閉環系統進行了分析，以保證整個閉環系統的穩定性。這種方法對多源系統領域有著重大貢獻，特別是在非線性電力電子應用方面。

基于Simulink平臺對這套控制系統的性能進行數值模擬仿真分析，仿真環境是歐洲城市駕駛循環（European Extra Urban Driving Cycle），仿真結果表明，所使用的方法和預期的十分吻合。

刊名：The international journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering（英）

刊期：2016年第10期

作者：Mahdi Rajabzadeh

編譯：左雄一男