熔融碳酸鹽燃料電池分布式發(fā)電的魯棒H∞控制.pdf

1、近年來為了有效應(yīng)對(duì)集中式供電的各種缺陷，增加能源供應(yīng)的多樣化，降低環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，世界各國(guó)都意識(shí)到可再生能源以及分布式發(fā)電DG(distributed generation)技術(shù)的重要意義。分布式電源主要采用燃料電池、太陽能光伏電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等作為電源系統(tǒng)。熔融碳酸鹽燃料電池MCFC(molten carbonate fuel cell)具有清潔、高效、建造時(shí)間短、可模塊化等優(yōu)點(diǎn)使其成為DG中首選的發(fā)電技術(shù)。為使MCFC高

2、效、穩(wěn)定的工作，并確保系統(tǒng)在負(fù)荷頻繁變化的情況下不至受到損壞，必須對(duì)燃料電池進(jìn)行有效地控制，使燃料電池運(yùn)行在最佳的工作狀態(tài)。
　　MCFC的正常運(yùn)行受到兩個(gè)方面因素的制約：過度使用和長(zhǎng)時(shí)間得不到充分的利用。在任何一種情況下運(yùn)行，燃料電池的效率和可靠性都將降低，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)對(duì)電池本體造成永久性損傷。負(fù)載的變化或燃料輸入量的變化都會(huì)引起上述兩種情況的發(fā)生。因此，設(shè)計(jì)一種能抑制外部條件變化對(duì)燃料電池造成不利影響的控制器尤為重要。為實(shí)現(xiàn)在負(fù)

3、載變化時(shí)，通過控制燃料流量保持輸出電壓恒定，并使電池的燃料利用率滿足所需的約束條件，本文采用魯棒H∞控制策略設(shè)計(jì)MCFC的控制器。
　　本文首先對(duì)MCFC的動(dòng)態(tài)模型做線性化處理，以H∞控制理論為基礎(chǔ)建立 MCFC發(fā)電系統(tǒng)控制模型，應(yīng)用線性矩陣不等式 LMI(linear matrix inequality)法對(duì)控制器進(jìn)行求解，并建立了完整的MCFC電堆控制系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證控制方法的正確性和有效性。最后，將MCFC控制系統(tǒng)作為分布