燃料电池与超级电容组组合的控制设计

如图7-8所示，在这个结构中，燃料电池系统和超级电容组是通过一个功率二极管连接起来的。

图7-7 超级电容的经典等效模型

图7-8 燃料电池和超级电容组合系统的控制方案

燃料电池系统决定了超级电容组和负载的电压，使超级电容组的功率容量不能被充分利用。燃料电池系统和超级电容组之间的功率分享是由这两个系统之间的总电阻决定的。这个组合系统的主要控制方案可以概括如下^[6]：

1）在低功率需求（＜5kW）周期，燃料电池系统产生的电能满足负载需求，剩余的电能被用来给超级电容组充电。根据总的负载端电压需求，超级电容组会充电或放电。

2）在高功率需求（≥5kW）周期，燃料电池系统按着额定功率发电，超级电容组会放电来满足不能由燃料电池系统提供的额外功率需求。(www.xing528.com)

3）燃料电池系统电力供应短时中断时，只能由超级电容组来补偿。

4）设计超级电容组要避免充电过量或充电不足的情况。

5）如果允许负载端电压降低到初始值的50%，可以使用超级电容组大约75%的初始储存能量。

为了实现上述组合系统的控制系统，我们在仿真模型中使用了比例积分控制器、理想开关元件、电流和电压传感器。

图7-9 燃料电池系统的有功功率和无功功率控制（出自El-Sharkh，M.etal.，IEEETrans.PowerSyst.，19（4），2004.许可使用）