1.一种有轨电车用燃料电池阵列系统的效率优化控制方法,其特征在于,包括离线计算过程和在线控制过程;
所述离线计算过程包括步骤:
S100,通过对离线数据进行计算,获得不同输出功率下单个燃料电池阵列支路的效率曲线;将所述效率曲线通过效率曲线拟合得到效率随输出功率变化的函数;将所述效率随输出功率变化的函数作为燃料电池阵列并联使用的效率;
S200,对步骤S100所得结果通过转折功率计算获得燃料电池阵列支路并联使用时的转折功率;
所述在线控制过程包括步骤:
S300,采集系统中每个燃料电池阵列支路的输出电流和母线电压,通过功率分配获得每个燃料电池阵列支路所需的输出功率值;
S400,根据所述转折功率和输出功率值通过计算获得相应的控制量;所述控制量通过PWM调制获得脉冲信号,利用所述脉冲信号完成燃料电池系统的控制。
2.根据权利要求1所述的一种有轨电车用燃料电池阵列系统的效率优化控制方法,其特征在于,步骤S100包括步骤:通过离线数据采集获得单个燃料电池阵列支路在不同输出功率情况下的效率;
然后采用最小二乘法多项式拟合方法对连续三个输出功率点进行函数拟合,得到每个功率段单个燃料电池阵列支路的效率随输出电压变化的函数:ηm=f(P)=amP2+bmP+cm (m=1,2,3…m-1,m),P是燃料电池阵列的输出功率,am为拟合函数二次项的系数,bm为拟合函数一次项的系数,cm为拟合函数的常数项,m为采集功率数据所分的区间个数。
3.根据权利要求2所述的一种有轨电车用燃料电池阵列系统的效率优化控制方法,其特征在于,步骤S200中燃料电池阵列的转折功率Pt:其中,ηmax是最大效率点,Pηmax是最大效率点的输出功率,Pt是t时间点下是输出功率。
4.根据权利要求3所述的一种有轨电车用燃料电池阵列系统的效率优化控制方法,其特征在于,步骤S300中所述的功率分配包括步骤:为提高燃料电池系统的功率,在需要的输出功率P一定情况下,计算以最大效率工作的支路数;若需要的输出功率P不是燃料电池最大效率时输出功率Pηmax的整数倍,则需要结合转折输出功率Pt与剩余输出功率Pr的关系判断是否需要新的燃料电池阵列支路进行功率分配,若是则启动新的燃料电池阵列支路。
5.根据权利要求4所述的一种有轨电车用燃料电池阵列系统的效率优化控制方法,其特征在于,所述判断是否需要新的燃料电池阵列支路进行功率分配,包括步骤:对输出功率P和最大效率的输出功率Pηmax的商进行取整 则剩余功率Pr为Pr=P-kPηmax;
若剩余功率Pr和最大效率的输出功率Pηmax的和小于等于转折功率Pt,由其中一个燃料电池阵列支路供给剩余功率Pr,则实际投入运行的燃料电池阵列支路为k个;
若剩余功率Pr和最大效率的输出功率Pηmax的和大于转折功率Pt,则投入新的燃料电池阵列支路供给所述剩余功率Pr,则实际投入运行的燃料电池阵列支路为k+1个。
6.根据权利要求5所述的一种有轨电车用燃料电池阵列系统的效率优化控制方法,其特征在于,所述步骤S400包括步骤:根据分配的功率量,通过控制量计算获得相应的控制量d1、d2至dn;
通过PWM调制将得到的PWM控制量变为开关控制信号;
由开关控制信号控制燃料电池阵列支路的工作状态,从而控制燃料电池系统的功率分配,优化整个系统的效率。
7.一种有轨电车用燃料电池阵列系统,其特征在于,包括燃料电池系统、在线控制机构和离线计算机构;
所述燃料电池系统包括多个相互并联的燃料电池阵列支路构成的燃料电池阵列和连接在燃料电池阵列输出母线上的电子负载;
所述在线控制机构和燃料电池系统通信连接,所述离线计算机构和在线控制机构通信连接。
8.根据权利要求7所述的一种有轨电车用燃料电池阵列系统,其特征在于,所述燃料电池阵列支路包括燃料电池和与燃料电池串联的DC/DC变换器。
9.根据权利要求8所述的一种有轨电车用燃料电池阵列系统,其特征在于,所述在线可控制机构包括数据采集模块、功率分配模块、控制量计算模块和PWM调制模块;
所述数据采集模块:采集系统中每个燃料电池阵列支路的输出电流和母线电压;
所述功率分配模块:通过功率分配获得每个燃料电池阵列支路所需的输出功率值;
所述控制量计算模块:据所述转折功率和输出功率值通过控制量计算获得相应的控制量;
所述PWM调制模块:获得控制量的PWM调制获得脉冲信号,利用所述脉冲信号完成燃料电池系统的控制。
10.根据权利要求9所述的一种有轨电车用燃料电池阵列系统,其特征在于,所述离线计算机构包括离线数据收集模块、效率曲线拟合模块和转折输出功率计算模块;
所述离线数据收集模块:获取离线数据;
所述效率曲线拟合模块:通过对离线数据进行计算,获得不同输出功率下单个燃料电池阵列支路的效率曲线;将所述效率曲线通过效率曲线拟合得到效率随输出功率变化的函数;将所述效率随输出功率变化的函数作为燃料电池阵列并联使用的效率;
所述转折输出功率计算模块:效率曲线拟合模块获得的结果通过转折功率计算获得燃料电池阵列支路并联使用时的转折功率。