Fuel cell, as a promising green power source for future more and all electric aircraft (MEA), is developing very fast these days. In this project, several efforts will be made successively to address the issues related to the dynamic power sharing control and stability analysis of a hybrid power supply system (HPSS) of an MEA, which is composed of fuel cell and supercapacitor. Firstly, to optimally share the fast changing load power in fuel cell and supercapacitor in a decentralized way, a novel dynamic power sharing strategy, which is modified from the conventional droop control, will be proposed. Then, based on the power sharing principle and the characteristics of the HPSS, the proposed method will be modified accordingly to improve its flexibility for different operational modes of the HPSS. Afterwards, to address the stability issue caused by unexpected interactions between sources and loads, a new stability analyzing method, which is a combination of the Takagi-Sugeno (T-S) theory and the Lyapunov’s stability criterion, will be proposed. A simulation platform and a test-rig setup will be established respectively to test the correctness of the theoretical analyses and the validity of the proposed methods. The research results may lay a strong theoretical basis for the development of MEA technologies.
燃料电池是未来多电/全电飞机的重要能量来源,研究基于燃料电池的航空绿色供电技术,已成为当下多电飞机技术发展的重点和紧迫内容。本项目以多电飞机燃料电池/超级电容混合供电系统为对象,围绕其关键的动态功率分配控制、全局稳定性分析与设计等难题展开基础理论研究和技术攻关,主要内容包括:①基于系统数学模型,研究其功率优化分配机理,提出分散式动态功率分配控制方法,实现负荷功率的自主优化分配;②分析系统运行工况变化对功率分配性能的影响规律,研究功率控制策略的优化设计方法,保证控制性能;③研究融合T-S模糊理论与李雅普诺夫稳定性理论的全局稳定性分析与设计方法,解决复杂工况下系统的源、荷交互作用与失稳问题;④研发系统仿真模型与实验样机,验证理论成果的正确性和有效性。项目预期研究成果将有助于丰富并发展航空绿色供电技术理论体系,推动我国多电飞机技术的快速发展,抢占下一代绿色供电技术制高点。
本项目以多电飞机燃料电池/超级电容混合供电系统为对象,围绕其关键的动态功率分配控制、全局稳定性分析与设计等难题展开基础理论研究和技术攻关,主要研究成果包括:①提出了适用于不同机载HPSS的分散式动态功率分配控制策略及实际动态功率分配特性的优化塑形方法,解决了宽频域强脉动负荷功率在不同供电单元间的高可靠优化分配难题,同时实现了再生能量回收、储能元件SOC调节、供电单元“热插拔”及冗余拓展;②提出了考虑控制系统动态特性的机载供电系统大信号稳定性分析理论及量化评估方法,解决了高阶、强非线性级联电力电子系统的大信号稳定性分析难题;③提出了考虑参数不确定、外部扰动、建模误差等多因素影响的机载HPSS致稳控制策略及兼顾系统动态性能的参数整定方法,完善了非线性控制参数优化设计理论体系;④研发系统仿真模型与实验样机,验证理论成果的正确性和有效性。在本项目的资助下,共计发表论文16篇,其中SCI期刊论文8篇,会议论文8篇,申请专利7项,培养博士生2名,硕士生5名。
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数据更新时间:2023-05-31
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