【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及氫能源無人機混合動力系統運行控制，尤其涉及一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統功率協調控制方法。
技術介紹
1、節能減排已成為交通領域研究的核心議題，航空業亦不例外。全球航空業對溫室氣體的排放貢獻不容忽視。該行業的二氧化碳排放量占全球總排放量的2.1％，而非二氧化碳溫室氣體的排放量占比則高達4.9％。據預測，至2050年，全球航空業的二氧化碳排放量預計將是當前水平的2.7倍。面對這一挑戰，國際航空業已經制定了宏偉目標，即從2020年開始實現溫室氣體排放的零增長，并計劃在接下來的20年內減少78億噸的二氧化碳排放量。在此大環境下，各國政府和科研機構正在積極探求可替代傳統化石燃料的清潔能源方案。太陽能和氫能，因其巨大的資源潛力、高效的能源轉換效率、環境友好性以及零排放等優勢，已引起全球的廣泛關注，并成為清潔能源轉型的焦點。
2、隨著清潔能源技術的進步，電動飛機的設計和應用逐漸成為現實。這些飛機采用太陽能電池或氫燃料電池作為動力系統，不僅減少了對化石燃料的依賴，而且提高了能源利用效率。相較于傳統無人機，氫能無人機在運行效率、環境影響和續航能力等方面具有明顯優勢。氫能源無人機混合動力系統，作為電-氫微電網的分支，其持續穩定的空中作業能力至關重要，因此，制定有效的功率協調控制策略顯得尤為關鍵。“alam?m,kumar?k,vermas,et?al.renewable?sources?based?dc?microgrid?using?hydrogen?energy?storage:modelling?and?
3、綜上，本專利技術以氫能源無人機混合動力系統及其電力電子變換器為研究對象，提出了一種高度普適性、結構精簡且易于在工程中實施的設備-系統分層功率協調控制方案。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本專利技術提出一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法。
2、本專利技術采用的技術方案如下：一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法，包括以下步驟：
3、s1:對動力電池、燃料電池進行等效數學建模，解析設備工作特性；
4、s2:根據動力電池、燃料電池及其對應變換器運行特性，為其定制各自的控制方案和規劃運行模式；
5、s3:在混合動力系統層面協調動力電池、燃料電池和負載的運行；設計基于線性函數的混合度，自適應調節動力電池和燃料電池的出力比例；
6、s4:通過實時監測負載功率和動力電池的荷電狀態，設計無人機混合動力系統功率協調控制策略，自動調節混合動力系統內的功率分配，確保在各種工作條件下均能實現穩定運行。
7、所述s2具體如下：
8、燃料電池變換器核心任務是為混合動力系統提供持續的主要動力，同時確保混合動力系統不會發生過載；燃料電池變換器采用恒定電流的單環控制策略，其參考電流表示為：
9、
10、其中，iref_fc為燃料電池變換器參考電流、pfc_ref為燃料電池變換器參考功率、vfc為燃料電池電壓；
11、動力電池用于維持母線電壓的穩定，動力電池變換器采用基于恒壓模式的雙閉環控制策略；當動力電池變換器輸出電壓超過預設值時，動力電池變換器鎖定輸出電壓，保持其穩定，而允許輸出電流根據負載的變化進行調整；雙環控制的主要優勢在于其出色的電壓穩定性，能夠滿足不同負載條件下的需求。動力電池變換器參考電壓表示為：
12、vrefesu＝vnom+kp(vnom-vbus)+ki(vnom-vbus)-idc_esurvesu??????????????(2)
13、其中，vrefesu為動力電池變換器參考電壓、vnom為標稱電壓、vbus為母線電壓、kp為比例、ki為積分系數、idc_esu為動力電池變換器輸出電流、rvesu為下垂系數。
14、所述基于線性函數的混合度公式如下，
15、h＝a·soc+b??????????????????????????????????(3)
16、其中a、b為可調參數，soc為電池荷電狀態，該函數用于使燃料電池輸出系統需求功率的特定倍數，剩余功率由動力電池提供或吸收，以達到恢復荷電狀態的目的。可見，該方案顯著減少了工作狀態的切換頻率，并通過自適應調整混合度h的數值來實現電池荷電狀態的恢復。
17、所述s4具體過程如下：
18、首先定義簡化后的系統工作狀態，表述為：
19、pfc_ref＝min{max{h·pdemand,pfc_min},pfc_max}?????????????(4)
20、pdemand為系統需求功率、pfc_min為燃料電池最低輸出功率、pfc_max為燃料電池最高輸出功率；
21、將燃料電池的參考功率與電池荷電狀態相聯系，當荷電狀態低于預設的目標值，設定h值大于1，以促本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法，其特征在于，所述S2具體如下：
3.根據權利要求1或2所述的一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法，其特征在于，所述基于線性函數的混合度公式如下，
4.根據權利要求1所述的一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法，其特征在于，所述S4具體過程如下：
5.根據權利要求4所述的基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法，其特征在于，所述預設的目標值為50％。
【技術特征摘要】
1.一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制方法，其特征在于，所述s2具體如下：
3.根據權利要求1或2所述的一種基于混合度的氫能源無人機混合動力系統分層功率協調控制...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于鶴揚，林平，孫希明，于文菲，韓炎斌，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
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