混合动力装甲车辆能量管理策略实时仿真

为解决混合动力装甲车辆多动力源输出优化匹配难题,针对一种具有3个动力源的混合动力系统中各动力源的输出特性和驱动电机功率需求特点,制定了具有双层结构的能量管理策略:顶层的系统功率分配策略完成负载功率估计及其在各动力源间的分配;底层的部件级控制策略实现发动机-发电机组和动力电池的优化控制。通过构建一种分布式硬件在环仿真平台对能量管理策略进行仿真验证。结果表明:混合动力系统能够很好地满足负载功率需求,实现了对多个目标的优化控制。     

日本石油公司看中燃料电池

燃料电池被誉为下一代清洁能源,在提供能量的同时造成的环境污染最小。日本几大石油公司都十分看好燃料电池技术,并投入了大量资金进行燃料电池的研发。 燃料电池就是通过正常燃料中提取出的氢气与氧气发生反应,把化学能转化成电能,同时只排放出没有污染的水。由于燃料电池技术日臻成熟,各大公司所做的是如何降低燃料电池的成本、推广燃料电池的应用。据报道,日本的这几家石油公司正在研制从汽油或甲醇等燃料中提取氢气的技术。 日本各大石油公司之所以如此     

新型串联锂离子电池组主动均衡电路设计

为解决串联锂离子电池组电压均衡问题,提出了一种新型主动电池到电池均衡电路。该电路主要包括N+5个双向开关以及一个LC谐振电路,其中,N表示电池组中电池的数量。利用LC串联谐振电路能够直接将能量从最大充电电池传输至最小充电电池,无需使用多绕组变压器。并且在零电流开关条件下,运行电路中的所有开关能够减少平衡所用功耗。通过10节串联锂离子电池的实际测试,结果显示相比常规均衡电路,提出的电路能够实现快速平衡并且传输效率更高。当均衡功率为0.48 W和2.04W时,实测功率传输效率分别为92.7%和79.2%。     

混合电推进能源管理系统模糊逻辑控制

针对混合电推进能源管理方法开展研究,设计了一种基于模糊逻辑控制的混合电推进能源管理系统。通过设置垂直起降飞行器的功率要求、内燃机-发电机输出功率和储能电池荷电状态的模糊隶属度函数,动态最优分配发电机与储能电池的功率输出,从而提升系统的燃油经济性与飞行器的航程。结合模型设置,对100 kg级的垂直起降转平飞的飞行器能源系统变化进行仿真计算,验证了能源控制算法的可行性。结果表明：基于模糊逻辑控制的能源管理方法,在总时长约为1.2 h的飞行过程中,内燃机约有1 h的时间工作在比油耗最低的区域,从而提升了混合电推进系统的能量利用效率。研究为后续混合电推进系统的能源高效控制与管理提供了设计思路和分析方法。     

轮毂电机多轮独立驱动车辆机电联合制动控制策略

为了提高轮毂电机多轮独立驱动车辆的能量利用率,针对某型车辆的机电联合制动系统设计了一套模糊控制策略,用于分配制动力据,回收部分制动能量,并进行了Matlab离线仿真实验,实验结果表明,该控制策略可有效分配制动力矩,提高制动效能并回收能量。     

固体氧化物燃料电池性能分析与实验研究

为了将固体氧化物燃料电池(SOFC)应用于密闭空间,首先基于Matlab/Simulink软件构建了SOFC一维分布式集中参数数学模型,并进行了仿真;其次,根据SOFC测试系统实验结果对SOFC的性能进行验证,得到了固体氧化物燃料电池的效率曲线、极化曲线、不同氧氮比时的伏安特性及效率曲线,从而确定了电池最佳工作效率点;再次,根据实验结果和仿真数据确定了电堆的最佳工作温度,并通过电炉加热和水冷却系统实现了电堆热管理;最后,研究了不同氧氮比对电池性能的影响。结果表明:提高氧氮比能小幅提升电效率。     

燃料电池推进系统仿真及分析

建立了潜艇燃料电池推进系统的数学模型,采用MATLAB/SIMULINK平台建立了燃料电池及推进系统的仿真模型;通过仿真分析,研究了潜艇燃料电池与推进系统之间关系。结果表明,仿真模型具有良好的匹配性,该研究方法可以应用于潜艇燃料电池及推进系统特性仿真、优化设计和控制系统的研究。     

一种独立智能微网实时能量管理策略

为保证微网的稳定运行和风光资源的最大化利用,避免风光出力骤减可能导致柴发过载情况以及频繁启动备用柴发的不利影响,依据某独立智能微网运行工况需求,提出了一种符合其运行工况的实时能量调度管理策略,即将其运行模式按照新能源独立发电和并网发电两大类进行划分,其中并网发电分为七种类型的运行工况,有效解决了新能源逆变器与柴发并网发电中的能量稳定高效调度管理问题。在此基础上,采取编写VC++程序模拟仿真和实际工况运行相结合的方式,验证了该能量管理控制策略的正确性和完备性。     

基于变等效因子的PHEV等效燃油消耗最小策略

针对一种并联式混合动力汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV),基于庞特里亚金极值原理(Pon-tryagin’s Minimum Principle,PMP),在行驶工况已知前提下,设计了一种基于恒等效因子的等效燃油消耗最小控制策略(Equivalent Consumption Minimization Strategy,ECMS)。为改善该策略对工况变化的适应性,在分析等效因子、实际工况和电池荷电状态(State of Charge,SOC)相互关系的基础上,采用SOC惩罚函数对等效因子进行在线调整,得到了一种基于变等效因子的ECMS。仿真结果表明:所设计的基于变等效因子的ECMS,能够使发动机运行点大部分集中在最优曲线上,电池SOC波动较小,与基于恒等效因子的ECMS相比,发动机效率提高3%,整车系统效率提高0.5%,百公里耗油量降低4.5%,提高了对行驶工况的适应性。     

考虑吸收电路的五电平有源中点钳位变频器电压过零切换策略

五电平有源中点钳位(five-level active-neutral-point-clamped, 5L-ANPC)变频器拓扑结构简单,可直接通过公共直流母线供电,易于实现能量回馈,非常适合用于5～10 kV直流供电的船舶推进变频调速领域。简要介绍了5L-ANPC的主电路拓扑和工作原理,针对5L-ANPC拓扑杂散参数较大的四种换流回路,在兼顾可靠性及适装性前提下,设计了纯电容吸收电路。在上述基础上,分析了设置吸收电路后的5L-ANPC拓扑采用传统电压过零切换策略时存在的内开关管过压问题,并提出一种考虑吸收电路的切换策略,实现了输出电压过零器件安全切换,且避免了电压异常跳变。通过仿真和实验验证了所提考虑吸收电路的输出电压过零切换策略的有效性、正确性。     

燃料电池作舰船动力的展望和问题

燃料电池是电化学装置,它直接将化学能转变为电能。目前已研制和正在研制的燃料电池有许多种类,包括用于航天飞机作电源的碱性燃料电池和最接近商品化的磷酸燃料电池。熔化碳酸盐燃料电池现正处于进一步发展阶段。1993年,这些属第2代燃料电池的两组100千瓦熔化碳酸盐燃料电池在日本开始运行。1997年将建造1兆瓦的试验装置。固态氧化物燃料电池仍处     

杂散参数对串联型磁脉冲压缩器输出特性的影响

使用电路模拟软件分析了脉冲电容器自身电感、磁开关绕组匝间电容以及磁芯处于不同工作状态时磁开关绕组自身阻抗等杂散参数对串联型磁脉冲压缩器输出特性的影响。结果表明,匝间电容和磁芯处于未饱和状态下的绕组自身阻抗对系统的输出特性影响相对较小;磁芯处于饱和状态时,绕组自身阻抗对系统的电压传输效率影响较大;脉冲电容器的自身电感不仅会降低系统的电压传输效率,而且会同时影响到输出脉冲上升沿的宽度。基于以上结论,对基于电容负载的单级串联型磁脉冲压缩器进行了优化设计并研制了一台输出峰值电压26k V,脉冲上升时间由4.1ms压缩到1.2ms的串联型磁脉冲压缩器,电压传输效率大于92.5%。     

超级电容起动动态过程分析与建模仿真

为了改进装甲车辆起动性能,提出了用超级电容替代蓄电池起动的方案。介绍了超级电容的特性,建立了起动系统模型并进行了仿真研究,对仿真结果进行了实验验证。结果表明:仿真与实验的结论基本吻合,显示了该方案的可行性。     

高功率脉冲产生装置电参数建模分析

建立磁通量压缩发生器运行过程中电参数变化的数学模型,试验研究验证了模型建立的正确性;分析装置运行过程中关键参数变化对输出脉冲电流、功率谱的影响;对装置设计过程中涉及的重要参量进行了分析,给出装置运行时间、初始电阻、初始电感、动态电阻、动态电感等多维变量复杂变化下对系统输出的影响,分析初始电容对系统输出电流峰值、能量谱的影响,给出了影响的拟合公式。     

基于混合离散粒子群算法的正交多相码设计

提出一种混合离散粒子群算法,并应用于正交相位编码波形设计.该算法以归一化自相关旁瓣峰值能量与互相关峰值能量的加权和为代价函数,将遗传算法、模拟退火算法思想引入离散粒子群算法,加入了粒子间信息交流策略和扰动策略,提高了算法的效率,增强了算法的全局搜索能力.仿真结果表明,提出的算法可行、高效.     

基于模糊控制的ISG-FHEV等效燃油消耗最小策略

针对ISG重度混合动力汽车,设计了一种基于模糊控制的等效燃油消耗最小策略,以提高发动机和电机驱动系统效率以及整车的燃油经济性。通过对整车等效燃油消耗的分析,构建了整车等效燃油消耗最小目标函数;引入模糊控制对等效因子进行调整,加强等效因子对行驶工况的适应性和对电池荷电状态的偏差控制。仿真结果表明,所设计的控制策略与常规ECMS相比,发动机效率提高8.3豫,电机驱动效率提高11.1%,百公里耗油量降低8.4%。     

电磁发射用多级混合储能装置充电策略

针对多级混合储能装置这种特殊、新型储能结构必须实现蓄电池到脉冲电容器的快速充电才能充分展现其技术优势的特点,首先在时序串联充电策略基础上提出了一种效率更高的改进充电策略,在蓄电池组数不变的情况下首先并联电池组对电容充电,电压达到一定水平后改变电路结构即将并联电池组转换为串联继续对电容器充电,从而提高充电效率;然后,建立了仿真实验平台,对改进策略和此策略中引入的系数α进行了分析,结果显示:α的不同取值对充电效率与恒流区宽度有较大影响,改进后充电效率提高最多可达40.7%。蓄电池到脉冲电容的新型充电策略极大地提高了充电效率,为混合储能更好地应用于电磁发射奠定了理论基础。     

电传动装甲车辆负载功率预测实时能量管理策略

针对电传动装甲车辆负载功率预测功能缺失导致控制作用滞后的问题,提出一种具有较高负载功率预测精度的实时能量管理策略。在分析整车结构的基础上,采用理论分析和数据拟合方法,建立各动力源数学模型。将差分自回归移动平均模型和自适应马尔可夫链两种预测方法相结合,设计非平稳趋势性负载功率组合预测方法。在非线性模型预测控制框架下,构建多目标优化函数,采用序列二次规划法在有限时域内实时求解最优控制指令,优化多动力源协调控制过程。依托硬件在环仿真平台进行多路面行驶实验,对比有无功率预测的能量管理控制效果。结果表明,改进的实时能量管理策略对未来负载功率具有较好的预见性,能够显著优化多动力源协调控制过程,提升车辆燃油经济性,稳定母线电压和电池荷电状态,对传统模型预测控制下的工程应用场景具有一定借鉴意义。     

3H桥级联九电平逆变器直流侧电容电流分析

为了准确进行直流支撑电容的造型及其热损耗估计,提出了一种适用于3H桥级联九电平逆变器直流母线电容电流的频域分析方法。该方法基于几何墙模型及双重傅里叶积分,在同相层叠、同相层叠+载波移相两种调制策略下可有效分析电容电流频谱。经过与时域仿真及实时仿真结果对比,验证了该方法的计算效率及准确性。     

基于电容吸收拓扑电路的新型磁阻线圈发射器

磁阻线圈发射器具有出口速度一致性好、可靠性高和能源清洁等优点。但是现有磁阻线圈发射器普遍效率较低,限制了其工程应用。为提高发射效率,提出一种基于电容吸收拓扑电路的新型磁阻线圈发射器方案。首先建立了传统二级磁阻式发射器的模型,采用有限元软件进行了仿真计算。结果显示,在电枢经过线圈中心后,驱动线圈中剩余电流产生的磁场会使电枢受到反向电枢拖拽力而减速。针对上述问题,提出一种新型的基于电容吸收拓扑电路的能量回收方案,分析了各阶段的放电特性。计算结果表明：与传统放电电路相比,新型放电电路可以使驱动线圈的剩余电流被电容器吸收实现快速衰减,电枢出口速度由21.46 m/s提高至26.19 m/s,效率由14.50%提高至21.59%。新型放电电路能够对电枢加速后的剩余能量进行回收,明显减小电枢拖拽力,提高了发射速度与能量回收效率。