Оптимізація електричної архітектури та управління енергією для системи паливних елементів
Оптимізація електричної архітектури та управління енергією для бортової системи паливних елементів, призначеної для сільськогосподарського застосування. Філіп Трічлер. Цитувати цю версію: Філіп Трічлер. Оптимізація електричної архітектури та управління енергією для бортової системи паливних елементів, призначеної для сільського господарства. Інженерні науки [фізика]. Університет Гренобля, 21. французька. Ідентифікатор HAL: tel-56568 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-56568 Надіслано 14 лютого 211 HAL - це мультидисциплінарний архів відкритого доступу для зберігання та розповсюдження науково-дослідних документів, незалежно від того, опубліковані вони чи ні. Документи можуть надходити від навчальних та дослідницьких установ у Франції чи за кордоном, або від державних або приватних дослідницьких центрів. Мультидисциплінарний відкритий архів HAL призначений для зберігання та розповсюдження наукових документів наукового рівня, опублікованих чи ні, від французьких або зарубіжних навчальних та дослідницьких установ, державних чи приватних лабораторій.
UNIVERSITÉ DE GRENOBLE INSTITUT POLYTECHNIQUE DE GRENOBLE N o присуджується бібліотекою THÈSE для отримання ступеня ДОКТОРА УНІВЕРСИТЕТУ GRENOBLE, виданого ІНСТИТУТОМ ПОЛІТЕХНІКИ DE GRENOBLE Спеціальність: "Електротехніка", підготовлена в Лабораторії електротехніки м. Гренобль (G2 в рамках Докторської школи електротехніки, автоматичної електроніки та обробки сигналів », підготовлену та публічно підтриману Філіппом Трічлером 22, 21 жовтня. Назва: Оптимізація електричної архітектури та управління енергією для бортової системи паливних елементів, присвяченої сільськогосподарська заявка Теза директора: Професор Седдік Бача Спів керівник: МДЦ Елізабет Рульєр ЖЮРІ Стефан Астьє Марі-Сесіль Перан Ален Бускайрол Майкл Браун Седдік Бача Елізабет Рульєр Габріель Мен'є Жан-Філіп Пуаро-Крузьєрі Голова-доповідач Доповідач Доповідач Доповідач Доповідач Доповідач керівник
viii Подяка Гарун Туркер та Девід Ернандес. Велика подяка також Даніелю Рою за допомогу в моделюванні та Октавіану Краціуну за поради щодо написання LateX та дисертації.
Позначення Скорочення: DC IP PAC PEMFC SOFC AFC ES DOD SOC SOH LFP HM IGBT GTO MOSFET MSAP MAS MRV MCC AME TPB OCV EDLC VE HEV PHEV FCHV CVT Постійний струм (постійний струм) Інтерфейс живлення Паливний елемент Полімер Електроліт Мембрана Паливна комірка Тверда оксидна паливна комірка Елемент для зберігання лужних паливних елементів Глибина розряду Стан заряду Стан здоров'я Акумулятор LiFePO 4 (рис. B.1) Металеві гідриди Ізольовані ворота Біполярний транзистор Вентиль вимкнений транзистор Окис металу Польовий транзистор Синхронна машина з постійним магнітом Асинхронна машина Машина із змінним відновленням струму Монтаж Мембранний електрод Трифазний розмитий ланцюг напруги Електрохімічний двошаровий конденсаторний електричний транспортний засіб Гібридний електричний транспортний засіб Вставний гібридний електромобіль Паливний елемент Гібридний транспортний засіб безперервно змінної передачі
x AGCO CNH GIMA DLG рейтинги США UE DOE США EPA CEA PTO або PDF EMS ECMS PHIL DP Allis-Gleaner Corporation Справа New Holland Groupement International De Mécanique Agricole Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft США (Америки) Європейський Союз Департамент енергетики США Охорона навколишнього середовища США Агентська комісія з атомної енергії та альтернативних енергій Взяття енергії (Prize De Force) Стратегія управління енергією Еквівалентна стратегія мінімізації споживання Енергетичне обладнання в циклі Динамічне програмування
4.3. Друге формулювання задачі оптимізації 67 E див. (T i). Зверніть увагу, що залежно від знака P див. (T), ми можемо мати -λ (t) p see (t)> або SOC max, λ l, якщо не SOC (t) cs max pwr із SOC> cs lo soc та також P навантаження менше максимальної потужності, яку може подавати батарея, тоді P PAC ref2 буде прийнято рівним cs max pwr.
4.4. Стратегії, які ми перевірили 71, це припущення особливо актуально. Якщо взяти передавальну функцію коректора у вигляді: HC (s) = k (1+ 1 τs) = kτs + 1 τs (4.23) з τ постійною часу в (s/rad) і k коефіцієнтом посилення в ( g/d), передавальна функція замкнутого циклу системи: H (s) = H CH ECMS HB 1 + HCH ECMS HB (4.24), де HB - передавальна функція акумулятора, а H ECMS - функції блоку ECMS. Функція передачі H B приймається рівною 1 E B s, тобто батарея прирівнюється до інтегратора. Коефіцієнт E B, що представляє енергетичну ємність акумулятора в J. Для моделювання стратегії управління (блок ECMS) ми розглядаємо криву, що подає витрату палива теплового насоса як функцію потужності (рис. 4.7). На цьому малюнку ми бачимо, що наближення кривої функцією другого порядку є цілком законним. Рисунок 4.7 Крива перетворення палива теплового насоса з наближенням до функції 2-го порядку. Тому ми можемо записати витратний потік, який ми позначимо як y (одиниця г/с) як функцію
72 4. Оптимальне управління потоками потужності теплового насоса, зазначене x (одиниця Вт) у вигляді: y = cx 2 + bx + a (4.25), якщо посилатися на позначення в параграфі 4.2. x = P rc (4.26) Більше того, маємо відношення d, де знову є: P rc + P див. + P req = (4.27) y = c (p див. + P req) 2 + b (p див. + P req) + a (4.28) y = cp 2 див. + βp див. + γ (4.29) з β = 2cP req + b та γ = cp 2 req + bp req + a. Повертаючись до рівняння 4.17, ṁ f (P див., T) відповідає y (p див., T). Метою стратегії є мінімізація ṁ f (P f, equ, t) рівняння 4.17, яке також можна записати: Мінімум отримується, коли: Нехай: 2cP див. + Β λ = ṁ f (P f, equ, t) = cp 2 див. + βp див. + γ λp див. (4.3) ṁ f (P f, equ, t) P див. = (4.31) або знову P див. = λ β 2c (4.32) На закінчення, стратегія ECMS може моделюється як коефіцієнт посилення: H ECMS (s) = 1 2c, вхідний сигнал повинен бути доданий до збурення β; c залежить лише від теплового насоса, а β як від теплового насоса, так і від циклу руху. Врешті-решт виводимо функцію передачі замкненого циклу системи: H (s) = kτs + 1 τs Полюси тоді такі: 1 + k τs + 1 τs 1 1 2c EB s 1 1 2c EB s = k (τs +1) 2cτE B s 2 + kτs + k (4.33) У критичному апериодичному режимі коефіцієнт підсилення k повинен перевіряти s = kτ ± k 2 τ 2 8kcτE B 4cτE B (4.34) k 2 τ 2 = 8kcτE B k = 8cE B τ (4,35)
/. - 4.4. Стратегії, які ми протестували 73.4.4.35.35.3.3 Спектр Z1G.25.2.15 Спектр Z1P.25.2.15.1.1.5.5.5.1.15.2.25.3.35.4.45.5 Частота [рад/с] .5.1.15.2 .25.3 .35.4.45.5 Частота [рад/с] (а) Культиватор Z1G (б) Плуг Z1P.4.4.35.35.3.3, * + Спектр Z.25.2.15 Спектр.25.2.15.1.1.5.5.5.1.15.2.25 .3.35 .4.45.5 Частота [рад/с] (c) Z7PR Pressse. 5.1.15.2.25.3.35.4.45.5 Частота [рад/с] (d) NRTC Недорожній перехідний цикл Рисунок 4.8 Спектральний аналіз Ми знаходимо наш цикл управління, повідомляючи про результат 4.35 у 4.34. kτ ± ω = 4cτE B = 2 τ (4.36) Спектральним аналізом циклів DLG (рис. 4.8 показані нормовані спектри Z1G, Z1P, Z7PR та NRTC), ми бачимо, що беремо ω = .18 рад/с ми нижче першої гармоніки. Чим більше пропускна здатність зменшується, тим точнішою повинна бути оцінка λ (початкова), оскільки погана оцінка λ ризикує, що призведе до того, що стан заряду акумуляторів занадто сильно відхиляється від опорного значення SOC. Щоб визначити значення λ, слід поставити наступне запитання: який потік водню (в г/с, одиниця еквівалентна ватам) необхідний для отримання 1 Вт корисної потужності на виході реверсивного подрібнювача? У випадку топології A ми вибираємо λ = 2,67: справді λ, отже, являє собою обернене добуток ефективності η PAC безлічі PAC