基于自适应滑模控制的燃料电池电站输出波形控制策略_

基于自适应滑模控制的燃料电池电站输出波形控制策略
   摘要：为得到与燃料电池电站相适应的输出波形，研究了基于自适应滑模控制的燃料电池电站输出波形控制策略。滑模变结构控制具有响应快、抗干扰等优点，但也有控制输出抖振的问题。为有效克服离散滑模变结构控制的抖振问题，采用自适应趋近律来改善滑模变结构控制，实现对燃料电池电站功率调节系统逆变器输出波形的控制。同时，为抑制系统外部干扰和测量噪声，在控制系统中加入了滤波环节。仿真实验结果表明，采用自适应趋近律改善的滑模变结构控制器有良好的抗干扰能力，能较好地抑制抖振。
   引言
   燃料电池能量转换率高、环境污染小、甚至可以利用有机废物产生的沼气为燃料直接发电。为解决能源紧张、环境污染等社会问题，用燃料电池电站替代部分火力发电是很有意义的。燃料电池功率调节系统主要有稳压、逆变和良好的输出电压波形控制等功能。其中，输出波形控制是相关专家和学者关注的重点。
   燃料电池电站独立运行时需维持一定的电压和频率。为得到与燃料电池电流–电压特性相适应的输出波形，在负荷变化或燃料电池等引起的电压波动情况下，燃料电池电站功率调节系统的逆变器要求能够使输出电压保持稳定，并在电站负荷复杂的情况下，抑制输出的高次谐波，保持频率和功率因数等稳定。所以，常规的比例–积分–微分(proportionalintegral differential，PID)控制等难以满足控制要求[1-5]。滑模变结构控制本质上是一种非线性控制，它对系统参数扰动具有鲁棒性，并有控制响应快、抗干扰、实现简单等优点。滑模控制的缺点是随之而来的抖振问题，通常把它与其它控制方法结合应用，以削弱和抑制抖振的影响。
   本文将采用自适应滑模控制策略控制功率调节系统的输出波形[6-8]。通过自适应调节控制器的参数抑制控制器的抖振，并加入滤波环节来消除控制过程中的各种干扰和噪声的影响。仿真实验验证了上述控制策略的有效性。

负载适应性能较好。
   4  结论
   （1）本文采用自适应离散滑模变结构控制策略对燃料电池电站功率调节系统的输出波形进行控制和设计，使得在复杂负荷条件下燃料电池电站的输出波形满足相应的要求。
   （2）基于离散趋近律设计的滑模变结构控制策略易受离散趋近律、离散时间系统采样周期的影响，系统会出现抖振，通过控制ε可在不加大控制系统的抖振幅度的同时使其有良好的抗干扰能力。
   （3）加入滤波器可抑制系统外部干扰和数字化带来的误差等，使控制系统具有良好的抗干扰能力。
   （4）在本文的逆变系统模型中，假设直流输入是常数，且忽略了功率开关工作过程中的非线性因素和负载的不确定性，影响了控制效果。今后可结合非线性控制策略和滑模控制策略进一步开展研究。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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