[发明专利]固体氧化物燃料电池输出电压的控制方法

权利要求书

1.一种固体氧化物燃料电池输出电压的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)采用基于阶跃响应的模型辨识方法，分别获得固体氧化物燃料电池的燃料量-输出电压、负荷电流-输出电压之间的动态数学模型G_o(s)和G_r(s)；

(2)将步骤(1)获得的两个数学模型与一个比例积分调节器和一个比例调节器连接，构成一个燃料电池输出电压前馈-反馈控制系统；其中所述比例积分调节器作为闭环反馈调节器，输入为燃料电池输出电压的设定值与测量值之差，输出为进入燃料电池的燃料量；所述比例调节器作为前馈调节器，其输入为扰动电流，输出为进入燃料电池的燃料量；

(3)整定前馈调节器参数K；

(4)确定用于比例积分调节器参数优化整定的优化目标：在最低负荷工况下，负荷电流I阶跃增加10％时，输出电压的最大动态偏差V_max最小，输出电压的衰减率ψ_V最大；

(5)将比例积分调节器的比例系数K_P，积分时间常数T_i作为整定参数，通过步骤(2)构成的前馈-反馈控制系统仿真，采用非支配快速排序遗传算法不断搜索K_P，T_i作为调节器参数值，使得系统输出能够满足步骤(4)确定的优化目标；通过遗传算法搜索获得的符合优化目标的多组调节器参数构成参数整定优化解集M；

(6)根据固体氧化物燃料电池电压调节性能的要求，在优化解集M中进行偏好决策，在决策过程中获得最优的比例积分调节器参数；

(7)将步骤(6)中偏好决策过程获得的最优的比例积分调节器参数，作为最终的比例积分调节器的参数，与步骤(3)获得的前馈调节器参数K，一起作为固体氧化物燃料电池输出电压前馈-反馈控制系统的调节器参数，从而对电压进行控制。

2.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池输出电压的控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述前馈调节器参数K的整定方法如下：

燃料电池在额定负荷工况下运行时，维持供给固体氧化物燃料电池的燃料量不变，负荷电流阶跃减少10％，直至输出电压值稳定为止，记录在此过程中电压稳态值变化量K₁；维持负荷电流不变，燃料量阶跃减少10％，直到输出电压值稳定为止，记录此过程中电压稳态值变化量为K₂，取K＝K₂/K₁。

3.根据权利要求1所述的固体氧化物燃料电池输出电压的控制方法，其特征在于，步骤(6)中，所述偏好决策的方法如下：

(61)从优化解集M中选择输出电压响应衰减率大于ψ_Vmin的解构成新的优化解集M1，其中ψ_Vmin为所设定的最小输出电压响应衰减率；

(62)负荷电流I阶跃增加10％，仿真计算优化解集M1中每一个解所对应的燃料利用率与0.8之差的绝对值的最大值|Δu|_max，选取M1解集中|Δu|_max最小的一组解，作为最优的比例积分调节器参数值。