燃料電池電動汽車的先進(jìn)直流母線電壓調(diào)節(jié)

汽車電動化過程包括能源管理、控制策略、電力電子和電機(jī)驅(qū)動，快速的汽車電動化發(fā)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(tǒng)，但大多數(shù)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(diào)節(jié)?；旌蟿恿Φ慕M成包括主要動力系統(tǒng)-燃料電池及輔助動力系統(tǒng)-超級電容，燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其輸出的電能是十分有效和穩(wěn)定的，但同時會導(dǎo)致傳遞過程中的動態(tài)響應(yīng)性降低，而輔助動力系統(tǒng)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(tài)響應(yīng)性慢的特點。整套系統(tǒng)是一個多路的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，燃料電池系統(tǒng)通過DC/DC連接直流母線電壓，超級電容系統(tǒng)通過升壓/降壓轉(zhuǎn)換器連接直流母線電壓。

考慮到混合動力系統(tǒng)和多路轉(zhuǎn)化器結(jié)構(gòu)的非線性，需要對燃料電池電動汽車進(jìn)行動態(tài)建模。本文介紹了一種先進(jìn)的控制方法，此方法是基于調(diào)節(jié)直流電壓的李雅普諾夫函數(shù)和之前關(guān)于超級電容的參考文獻(xiàn)。同時，本文還對閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，以保證整個閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這種方法對多源系統(tǒng)領(lǐng)域有著重大貢獻(xiàn)，特別是在非線性電力電子應(yīng)用方面。

基于Simulink平臺對這套控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行數(shù)值模擬仿真分析，仿真環(huán)境是歐洲城市駕駛循環(huán)（European Extra Urban Driving Cycle），仿真結(jié)果表明，所使用的方法和預(yù)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