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《上海交通大学》 2007年
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MCFC-GT混合动力系统非线性特征及其协调控制研究

陈启梅  
【摘要】: 高温燃料电池-燃气轮机混合动力系统是上世纪末、本世纪初刚刚兴起的一种高效、环保的新型动力系统,在未来发电领域具有广阔的应用前景。然而,高温燃料电池-燃气轮机混合动力系统是一个复合过程、一个复杂的能量转换过程,该类系统的非线性特性及其协调控制问题一直是悬而未决的难题。本文以由熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和燃气轮机(GT)等组成的混合动力系统为研究对象,提出了基于MCFC-GT混合动力系统非线性特征的协调控制方法。具体如下: (1)MCFC-GT混合动力系统数学模型的建立 本文采用机理建模的方法,建立了MCFC-GT混合动力系统的集总参数模型,研究MCFC-GT混合动力系统的稳定运行以及对外界扰动的相应特性。 (2)基于总能概念的MCFC-GT混合动力系统特性分析 本文讨论了MCFC-GT混合动力系统不同工况下的工作性能,结果表明:MCFC-GT混合动力系统具有较高的发电效率,但系统的工况变化范围较小,可通过调节燃气轮机的转速来改善系统的变工况性能。然而,采用变转速燃气轮机的运行方式将削弱底层循环的作用,不利于充分发挥MCFC-GT混合动力系统的优势。 (3)MCFC-GT混合动力系统的动态特性分析 本文首先对MCFC的动态特性进行深入研究,得到了MCFC的温度分布特性。在此基础上来研究MCFC-GT混合动力系统的动态性能。结果表明:MCFC-GT混合动力系统在设计点工况下的工作性能最佳;系统对外界扰动的响应速度较慢,稳定时间较长。 (4)实验研究 本文进行了MCFC电堆、压气机性能及透平性能实验,对MCFC-GT混合动力系统的仿真模型进行了部分验证。仿真结果与实验数据能很好吻合。 (5)MCFC-GT混合动力系统的协调控制研究 MCFC-GT混合动力系统是被控特性非常复杂的对象,针对系统的非线性特性,本文提出了三种协调控制策略,建立了一个模糊协调控制器。对MCFC-GT混合动力协调控制系统的仿真研究表明,该控制方法稳定性好,且动态性能具有较小超调量和较短调节时间。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TK05

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 杨帆;熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合发电系统的建模与控制研究[D];上海交通大学;2008年
2 李杨;高温燃料电池—燃气轮机混合动力系统变工况性能分析与实验研究[D];上海交通大学;2011年
3 刘爱虢;燃料电池/燃气轮机混合动力系统数值模拟与催化燃烧实验研究[D];上海交通大学;2010年
4 吴小娟;固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机混合发电系统的建模与控制[D];上海交通大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 何玉鑫;;电动汽车研究与发展现状[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【二级引证文献】
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1 李杨;高温燃料电池—燃气轮机混合动力系统变工况性能分析与实验研究[D];上海交通大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 程远;基于四端口机电能量变换器的混合动力系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
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2 罗列英;利用超级电容的起重机械新型混合动力系统研究[D];武汉理工大学;2007年
3 常晓清;应用超级电容的轮胎式集装箱起重机节能特性研究[D];同济大学;2007年
4 杨华;SH750混合动力轿车整车控制策略研究[D];上海交通大学;2007年
5 周思亮;混合动力技术在轮胎式起重机上的应用研究[D];武汉理工大学;2009年
6 张峰;6600型客车混合动力系统造型及匹配性研究[D];武汉理工大学;2011年
7 龚君;混合动力汽车控制策略的研究[D];武汉理工大学;2007年
8 曾光;混合动力起重机能量控制系统的研究与设计[D];武汉理工大学;2009年
9 周国清;混合动力大客车换挡决策研究[D];上海交通大学;2009年
10 庹福幸;液压挖掘机并联式混合动力系统性能分析及其控制策略研究[D];浙江大学;2010年
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