【摘 要】
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确定了内河小型燃料电池客船中以燃料电池为主电源、蓄电池为辅助电源的混合动力系统结构,两者以并联的形式接入直流母线,其中燃料电池经一个DC/DC转换器接入直流母线,蓄电池直接接入直流母线;提出了基于改进有限状态机的能量管理策略,以提升能量管理策略控制的实时性;此外,提出了一种基于评价因子的多目标优化能量管理策略,对燃料电池客船的运行经济性与节能性同时进行优化控制。在内河小型燃料电池客船中,确定了以燃
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确定了内河小型燃料电池客船中以燃料电池为主电源、蓄电池为辅助电源的混合动力系统结构,两者以并联的形式接入直流母线,其中燃料电池经一个DC/DC转换器接入直流母线,蓄电池直接接入直流母线;提出了基于改进有限状态机的能量管理策略,以提升能量管理策略控制的实时性;此外,提出了一种基于评价因子的多目标优化能量管理策略,对燃料电池客船的运行经济性与节能性同时进行优化控制。在内河小型燃料电池客船中,确定了以燃料电池和蓄电池(FC+B)组成的混合动力系统结构,其中以质子交换膜燃料电池作为主电源,以锂离子电池作为辅助电源,通过分析质子交换膜燃料电池和锂离子电池的工作特性确定了燃料电池通过一个Buck-Boost型DC/DC转换器接入直流母线、蓄电池直接接入直流母线的连接形式,蓄电池与燃料电池形成并联结构,说明了Buck-Boost型DC/DC转换器的工作原理及其在动力系统中的作用,对该DC/DC转换器中的各元件进行了计算和选型使其满足混合动力系统的正常工作,在Matlab/Simulink环境中对燃料电池、蓄电池和DC/DC转换器进行了数学模型的建立,为能量管理策略的仿真提供平台。为提升燃料电池客船运行过程中能量管理策略控制的实时性,将最小等效氢耗的能量管理策略与有限状态机理论相结合,提出了一种基于改进有限状态机的能量管理策略,在Matlab/Simulink环境中建立了该能量管理策略的控制模型,并在燃料电池客船的一个运行循环中进行仿真,通过比较不同蓄电池荷电状态下最小等效氢耗和基于改进有限状态机的能量管理策略的控制结果,论证了该基于改进有限状态机能量管理策略能够有效提升策略控制的实时性。对内河小型燃料电池客船运行的经济性和节能性同时进行考虑,通过对客船运行经济性和节能性进行数学建模引入了Pareto多目标优化原理,并定义了适用于本文的Pareto最优解集,提出了一种具有广泛适用性的策略评价因子应用于多目标优化的能量管理策略中,在Matlab/Simulink环境中建立了该基于评价因子的多目标优化能量管理策略的控制模型,并在燃料电池客船的一个运行循环中进行了该能量管理控制策略的仿真,通过分析该基于评价因子的多目标优化能量管理策略与单目标优化能量管理策略以及其他多目标优化能量管理策略的控制结果,论证了该基于评价因子的多目标优化能量管理策略控制的优越性,得到了本文提出的基于评价因子的多目标优化能量管理策略更加有利于内河小型燃料电池客船经济性和节能性运行的结论。
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