1.一种燃料电池-超级电容混合供电系统的分散式功率分配法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤1:建立燃料电池-超级电容混合供电系统,其包括燃料电池、燃料电池的DC/DC变换器、超级电容、超级电容的DC/DC变换器和卸荷电路;
步骤2:设计控制器对燃料电池-超级电容混合供电系统进行控制a1、采用带电压补偿的虚拟电阻下垂控制器对燃料电池DC/DC变换器的外环电压进行控制,以使其输出电压自动恢复到参考电压,其输出的伏安特性为:式中,Vnom为直流母线的电压标称值,VoFC和ioFC分别为燃料电池DC/DC变换器的输出电压和输出电流,Rv1为燃料电池DC/DC变换器的虚拟电阻,ki1为燃料电池DC/DC变换器电压补偿环节的积分常数;
a2、采用电压环PI控制器对燃料电池DC/DC变换器的内环电压进行控制,并采用电流环PI控制器对燃料电池DC/DC变换器的内环电流进行控制;
b1:采用带过充过放保护的虚拟电容下垂控制器对超级电容DC/DC变换器的外环电压进行控制,以使其输出的伏安特性为:式中,Vnom为直流母线的电压标称值,VoSC和ioSC分别为超级电容DC/DC变换器的输出电压和输出电流,Cv1、Cv2和Cv3为超级电容DC/DC变换器的虚拟电容,Rv2和Rv3为超级电容DC/DC变换器的虚拟电阻,ki2和ki3为超级电容DC/DC变换器电压补偿环节的积分常数,SoC为超级电容的荷电状态;
b2、采用电压环PI控制器对超级电容DC/DC变换器的内环电压进行控制,并采用电流环PI控制器对超级电容DC/DC变换器的内环电流进行控制;
c:采用卸荷电路控制器对卸荷电路进行控制;
步骤3:对燃料电池-超级电容混合供电系统设置控制参数,以实现分散式动态功率分配;
a、当超级电容处于正常工作区,即超级电容的荷电状态为0.3<SoC<0.7,负载电流在不同供电单元间的分配关系为:将等式(3)和(4)利用标准形式改写为:
式中,自然频率ωn和阻尼比ζ分别为:
根据滤波器截止频率的定义有:
由等式(9)得到自然频率ωn为:
根据等式(7)、(8)和(10)得到:
b、当超级电容处于放电警戒区或禁止放电区时,即超级电容的荷电状态为SoC≤0.3,负载电流在不同供电单元间的分配关系为:根据等式(13)和(14)的标准形式得到二阶滤波器G′FC(s)和G′SC(s)的自然频率ωn和阻尼比ζ分别为:根据滤波器截止频率的定义有:
根据拉普拉斯变换终值定理,设定二阶滤波器G′FC(s)和G′SC(s)的稳态值满足:同时设定二阶滤波器G′FC(s)的截止频率、燃料电池支路的参数以及期望的系统动态响应保持不变,即ωc、Rv1、ki1、ζ保持不变;
c、当超级电容处于充电警戒区或禁止充电区时,即超级电容的荷电状态为SoC≥0.7,负载电流在不同供电单元间的分配关系为:根据等式(20)和(21)的标准形式可得,二阶滤波器G″FC(s)和G″SC(s)的自然频率ωn和阻尼比ζ分别为:根据滤波器截止频率的定义有:
根据拉普拉斯变换终值定理,设定二阶滤波器G″FC(s)和G″SC(s)的稳态值满足:同时设定二阶滤波器G″FC(s)的截止频率、燃料电池支路的参数以及期望的系统动态响应保持不变,即ωc、Rv1、ki1、ζ保持不变。