【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源电池领域，具体涉及一种基于两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法及系统。
技术介绍
1、铝空燃料电池是近年来的一种新兴电池，与氢燃料电池及其他金属燃料电池相比，它的容量更大、反应温度更低，不会发生爆炸，安全可靠性更高，同时具备长时间存储能力，当需要应急发电时“即插即用”，且理论上只要具备足够多的铝板，就可以实现不间断发电。铝空燃料电池欧姆极化区占比大，电池进入反应时间快，能量利用率高。
2、然而，铝空燃料电池单体输出电压小，容量较小时不易控制；存在比较明显的分段内阻特性，且功率输出易受温度、负载等外界环境的影响，因此很难使铝空燃料电池在不同应用场景或者环境下都能保持较高的能量利用率。
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两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法及系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、一种基于两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，包括：
3、s1、在一个周期内，依次控制开关管导通第一预设时间ton，以使boost升压变换器储能；控制所述开关管qs关断第二预设时间toff，以使以使boost升压变换器放电；
4、s2、调整所述第一预设时间ton和第二预设时间toff开启或关断的时间以调整所述开关管的占空比，使得在参考占空比下，负载满足最大功率点阈值第一功率；
5、s3、在一个周期内，设置一预设扰动步长，迭代调整输出端电
6、s4、根据模糊控制方法调整所述最大功率点阈值第二功率，以使所述所述负载满足最大功率点阈值最优功率。
7、在一个具体实施方式中，所述参考占空比调整公式为：
8、其中，vw1为调整前boost升压变换器输出电压，vw2为调整后boost升压变换器输出电压，iw1为调整前boost升压变换器输出电流，iw2为调整后boost升压变换器输出电流，rw为负载。
9、在一个具体实施方式中，所述s3步骤具体包括：
10、s31、采集当前铝空开路电压以确定缓启动跟踪电压；
11、s32、对母线电流缓启动，并判断当前铝空电压是否大于缓启动跟踪电压，若是则对增大母线缓启动电流，直到当前铝空电压小于缓启动跟踪电压；
12、s33、采集当前铝空电压和当前铝空电流，并计算当前铝空功率；
13、s34、判断当前铝空电压是否小于预设下限电压值，若否，则判断当前铝空功率是否等于前一时刻铝空功率，若当前铝空功率等于前一时刻铝空功率，则认为所述负载满足最大功率点阈值第二功率，若当前铝空功率大于前一时刻铝空功率，则执行步骤s35；
14、s35、判断当前输出端电流是否大于前一时刻输出端电流，若是，则对当前输出端电流增加预设扰动步长对应的电流，若否，则对当前输出端电流减小预设扰动步长对应的电流；
15、s36、对当前输出端电流进行限幅后，使得当前铝空电压、当前铝空电流、当前铝空功率均与前一刻铝空电压、前一刻铝空电流、前一刻铝空功率相等，则认为所述负载满足最大功率点阈值第二功率。
16、在一个具体实施方式中，所述模糊控制方法的目标函数为铝空燃料电池的输出功率p，控制变量为占空比d，系统第n时刻功率的变化量△p(n)和第n时刻的占空比步长变化量△d(n)为模糊控制器第n时刻的输入量，第n时刻的占空比步长d(n)为第n时刻的输出。
17、在一个具体实施方式中，所述模糊论域△p(n)∈[-5，5]，所述模糊论域△p(n)的模糊子集包括：负大、负小、零、正小、正大；
18、所述模糊论域δd(n)∈[-4，4]，所述模糊论域δd(n)的模糊子集包括：负、零、正。
19、本专利技术同时提供一种基于两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪系统，包括boost升压变换器，所述boost升压变换器包括：电压源vaafc、电感lin、开关管qs、二极管dp、电容co、负载rw，其中，电压源vaafc、电感lin、二极管dp、电容co形成充电回路；电容co、负载rw之间形成放电回路，
20、所述boost升压变换器在实现铝空燃料电池最大功率点跟踪时，具体包括如下步骤：
21、s1、在一个周期内，依次控制所述开关管qs导通第一预设时间ton，以使所述电压源vaafc向电感lin充电；控制所述开关管qs关断第二预设时间toff，以使所述电感lin向负载rw放电；
22、s2、调整所述第一预设时间ton和第二预设时间toff开启或关断的时间以调整所述开关管qs的占空比，使得在参考占空比下，所述负载满足最大功率点阈值第一功率；
23、s3、在一个周期内，设置一预设扰动步长，迭代调整所述输出端电流以得到调整前和调整后的电池输出功率，以使所述负载满足最大功率点阈值第二功率，其中，所述最大功率点阈值第二功率与最大功率点之差的绝对值小于所述最大功率点阈值第一功率与最大功率点之差的绝对值；
24、s4、根据模糊控制方法调整所述最大功率点阈值第二功率，以使所述所述负载满足最大功率点阈值最优功率。
25、在一个具体实施方式中，所述参考占空比调整公式为：
26、其中，vw1为调整前boost变换器输出电压，vw2为调整后boost变换器输出电压，iw1为调整前boost变换器输出电流，iw2为调整后boost变换器输出电流，rw为负载。
27、在一个具体实施方式中，所述s3步骤具体包括：
28、s31、采集当前铝空开路电压以确定缓启动跟踪电压；
29、s32、对母线电流缓启动，并判断当前铝空电压是否大于缓启动跟踪电压，若是则对增大母线缓启动电流，直到当前铝空电压小于缓启动跟踪电压；
30、s33、采集当前铝空电压和当前铝空电流，并计算当前铝空功率；
31、s34、判断当前铝空电压是否小于预设下限电压值，若否，则判断当前铝空功率是否等于前一时刻铝空功率，若当前铝空功率等于前一时刻铝空功率，则认为所述负载满足最大功率点阈值第二功率，若当前铝空功率大于前一时刻铝空功率，则执行步骤s35；
32、s35、判断当前输出端电流是否大于前一时刻输出端电流，若是，则对当前输出端电流增加预设扰动步长对应的电流，若否，则对当前输出端电流减小预设扰动步长对应的电流；
33、s36、对当前输出端电流进行限幅后，使得当前铝空电压、当前铝空电流、当前铝空功率均与前一刻铝空电压、前一刻铝空电流、前一刻铝空功率相等，则认为所述负载满足最大功率点阈值第二功率。
34、在一个具体实施方式中，所述模糊控制方法的目标函数为铝空燃料电池的输出功本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于两阶段控制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所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述S3步骤具体包括：
4.根据权利要求1所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述模糊控制方法的目标函数为铝空燃料电池的输出功率P，控制变量为占空比D，系统第n时刻功率的变化量△P(n)和第n时刻的占空比步长变化量△D(n)为模糊控制器第n时刻的输入量，第n时刻的占空比步长D(n)为第n时刻的输出。
5.根据权利要求4所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，
6.一种基于两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，包括Boost升压变换器，所述Boost升压变换器包括：电压源VAAFC、电感Lin、开关管Qs、二极管Dp、电容Co、负载Rw，其中，电压源VAAFC、电感Lin、二极管Dp、电容Co形成充电回路；电
7.根据权利要求6所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，所述S3步骤具体包括：
9.根据权利要求6所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，所述模糊控制方法的目标函数为铝空燃料电池的输出功率P，控制变量为占空比D，系统第n时刻功率的变化量△P(n)和第n时刻的占空比步长变化量△D(n)为模糊控制器第n时刻的输入量，第n时刻的占空比步长D(n)为第n时刻的输出。
10.根据权利要求9所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种基于两阶段控制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所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述s3步骤具体包括：
4.根据权利要求1所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，所述模糊控制方法的目标函数为铝空燃料电池的输出功率p，控制变量为占空比d，系统第n时刻功率的变化量△p(n)和第n时刻的占空比步长变化量△d(n)为模糊控制器第n时刻的输入量，第n时刻的占空比步长d(n)为第n时刻的输出。
5.根据权利要求4所述的负载两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪方法，其特征在于，
6.一种基于两阶段控制的铝空燃料电池最大功率点跟踪系统，其特征在于，包括boost升压变换器，所述boost升...
【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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。