【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子，具体涉及一种基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法。
技术介绍
1、当外界条件如负载、电解液浓度等发生变化时，燃料电池的最大功率点可能会发生偏移，此时需重新对偏移后的最大功率点进行跟踪(maximum powerpoint tracking，mppt)。
2、扰动观察法是目前mppt中最常见的方法。其基本原理是：通过实时采集电池的输出电压及电流，得到电池在当前状态下的输出功率，尔后为电压或者电流信号引入一个扰动量，测量其功率变化，并与前一状态的功率值进行比较。由于燃料电池存在且仅存在一个最大功率点，如果功率值变大，则向同一方向进行扰动；如果功率减小则向反方向进行扰动。这样就能保证铝空电池系统始终朝着最大功率点的方向进行扰动，经过不断地扰动、观测和比较，实现电池工作于最大功率点附近。例如技术文献1(王厦楠.独立光伏发电系统及其mppt的研究[d].南京:南京航空航天大学，2008.)和技术文献2(郑颖楠,王俊平,张霞.基于动态等效阻抗匹配的光伏发电最大功率点跟踪控制[j].中国电机工程学报，2011，31(2):111-118)。
3、扰动观察法原理简单，需要测量的参数较少，硬件易于实现，因此应用范围较广。
4、传统的扰动观察法中扰动步长是固定的，当步长较大时，可以获得较快的跟踪速度，但在最大功率点附近时波动较大，跟踪精度低；当步长较小时，在最大功率点处的震荡幅度较小，精度较高，但导致其跟踪速度较慢。因此采用传统的扰动观察法很难同时满足跟踪精度和跟踪速度的要求。另
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、一种基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法包括：
3、s1，利用mptt控制方法计算最大功率点的占空比，并将其作为参考占空比；
4、s2，以所述参考占空比为基准并设定自适应扰动步长，利用所述自适应扰动步长多次循环调整所述铝空燃料电池的输出功率的占空比，直至达到所述参考占空比；
5、s3，确定达到所述参考占空比时，所述铝空燃料电池在欧姆极化区内的最佳工作点，并将其确定为最大功率点。
6、可选的，在s1之前，所述基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法还包括：
7、获取铝空燃料电池的等效模型；
8、将所述等效模型作简化，并利用简化后的等效模型构建所述铝空燃料电池发电单元的简化模型。
9、可选的，所述铝空燃料电池包括三个工作区域，分别是浓差极化区、活化极化区以及欧姆极化区，所述等效模型包括直流电压源e、活化极化区的等效电阻ract、浓差极化区的等效电阻rconc、欧姆极化区的等效电阻rohm和等效电容ce；
10、其中，所述直流电压源e的正端连接所述活化极化区的等效电阻ract的一端和所述等效电容ce的第一端，所述活化极化区的等效电阻ract、浓差极化区的等效电阻rconc、欧姆极化区的等效电阻rohm依次串联，所述等效电容ce的第二端连接在所述浓差极化区的等效电阻rconc的第二端。
11、可选的，所述简化模型包括直流电压源e、电池内阻rin、mppt控制器、boost控制器、电感l、开关管m、二极管d、负载电容c和负载rl；
12、其中，所述直流电压源e的正端连接电池内阻rin的第一端，所述电池内阻rin的第二端连接电感l的第一端，所述电感l的第二端连接二极管d的输入端以及所述开关管m的漏极，所述二极管d的输出端连接所述负载电容c和所述负载rl的第一端；所述负载电容c、所述负载rl的第二端连接所述开关管m的源极以及所述直流电压源e的负端，所述mppt控制器与所述直流电压源e连接，boost控制器的输入与所述mppt控制器的输出连接，所述boost控制器的输出连接所述开关管m的栅极。
13、可选的，s1包括：
14、s1-1，通过boost控制器控制所述开关管m，以使铝空燃料电池处于欧姆极化区，并确定在所述欧姆极化区内的两个工作点；
15、s1-2，采样所述铝空燃料电池在所述两个工作点时的输出电流i1和i2；
16、s1-2，采样与所述输出电流i1和i2对应的输出电压u1和u2；
17、s1-3，判断u1＞umin且u2＞umax是否成立，若成立，则执行s1-4，若不成立，则返回s1-1调整所述铝空燃料电池在欧姆极化区的两个工作点；
18、s1-4，利用所述铝空燃料电池的直流电压源e、电池内阻rin、i1、i2、u1和u2计算最大功率点的参考占空比。
19、其中，最大功率点的参考占空比表示为：
20、
21、式中，rl表示负载电阻。
22、可选的，s2包括：
23、s2-1，设定i为循环序号；
24、s2-2，设定第i次循环在当前时刻k下占空比d(k+i)＝dref；其中，dref表示所述参考占空比；
25、s2-3，通过boost控制器控制所述开关管m，以使铝空燃料电池当前时刻k下处于欧姆极化区内；
26、s2-4，采样在当前时刻k所述铝空燃料电池的输出电压u(k+i)和输出电流i(k+i)，并计算输出功率p(k+i)＝u(k+i)×i(k+i)；
27、s2-5，令梯度dp＝p(k+i)-p(k+i-1)；
28、s2-6，判断dp|是否小于阈值e，若是，则执行s2-7；若否，则执行s2-8；
29、s2-7，令d(k+i+1)＝d(k+i)，并判断是否达到最大循环次数，若否则返回s2-3，若是则执行s2-12；
30、s2-8，判断dp是否大于0，若是则执行s2-9，若否，则执行s2-10；
31、s2-9，判断d(k+i+1)-d(k+i)是否大于0，若是，则令d(k+i+1)＝d(k+i)+step，若否，则令d(k+i+1)＝d(k+i)-step；step表示占空比的扰动步长；
32、s2-10，判断d(k+i+1)-d(k+i)是否大于0，若是，则令d(k+i+1)＝d(k+i)-step，若否，则令d(k+i+1)＝d(k+i)+step；
33、s2-10，令i＝i+1；
34、s2-11，判断是否达到最大循环次数，若是，则执行s2-12；若否，则执行s2-3；
35、s2-12，结束循环，使得所述铝空燃料电池的输出功率的占空比直至达到所述参考占空比。
36、其中，占空比的扰动步长step表示为：
37、
38、式中，m为跟踪因子；
39、当前时刻k下的占空比表示为：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，在S1之前，所述基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法还包括：
3.根据权利要求2所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述铝空燃料电池包括三个工作区域，分别是浓差极化区、活化极化区以及欧姆极化区，所述等效模型包括直流电压源E、活化极化区的等效电阻Ract、浓差极化区的等效电阻Rconc、欧姆极化区的等效电阻Rohm和等效电容Ce；
4.根据权利要求3所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述简化模型包括直流电压源E、电池内阻Rin、MPPT控制器、Boost控制器、电感L、开关管M、二极管D、负载电容C和负载RL；
5.根据权利要求4所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，S1包括：
6.根据权利要求5所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，S1-
7.根据权利要求5所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，S2包括：
8.根据权利要求7所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，占空比的扰动步长step表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，在s1之前，所述基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法还包括：
3.根据权利要求2所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述铝空燃料电池包括三个工作区域，分别是浓差极化区、活化极化区以及欧姆极化区，所述等效模型包括直流电压源e、活化极化区的等效电阻ract、浓差极化区的等效电阻rconc、欧姆极化区的等效电阻rohm和等效电容ce；
4.根据权利要求3所述的基于扰动观察法的铝空燃料电池最大功率点跟...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡艳平，蔡雨希，王新军，李庆辉，钟啸，杨棋升，杨欣，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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