燃料电池和超级电容混合发电系统中变换器设计与控制的开题报告

燃料电池和超级电容混合发电系统中变换器设计与
控制的开题报告
一、研究背景
随着能源危机的日益突显以及环保意识的不断增强，新能源的发展
越来越受到重视。

在新能源中，燃料电池和超级电容都是备受关注的技术。

燃料电池以其高效率、低污染、低噪音、长寿命等优点成为新能源
技术的热门之一。

超级电容则具有高能量密度、高功率密度、长寿命等
特点，是应用于瞬态能量存储和释放的重要技术。

然而，单独使用燃料电池或超级电容都存在一些问题。

燃料电池系
统需要涉及燃料处理系统、堆外系统以及控制系统等多个方面，系统复杂、成本高。

超级电容的能量密度较低，无法满足长时间的能量需求。

因此，将燃料电池和超级电容组合在一起可以互补各自的不足，实现更
高的能量密度和更高的功率密度。

对于燃料电池和超级电容混合发电系统，变换器设计和控制是极为
重要的一环。

变换器是燃料电池与超级电容之间电能转换的关键元器件，其设计和控制对整个系统的性能和效率有着很大的影响。

二、研究内容和目的
本研究的主要内容是基于燃料电池和超级电容混合发电系统，研究
变换器的设计和控制。

其中，变换器的设计包括燃料电池侧DC/DC变换器、超级电容侧DC/DC变换器和控制器的硬件设计；变换器的控制采用
基于模型预测控制（MPC）的策略，实现系统的最优化调节和控制。

通过本研究，旨在实现以下目标：
1.设计合适的变换器硬件，包括实现较高的功率密度以及较高的转
换效率。

2.采用基于MPC的控制策略，实现系统的最优化控制，提高系统的
效率和稳定性。

3.建立混合发电系统的数学模型，通过仿真实验对混合发电系统进
行性能评估和优化。

三、研究方法和技术路线
本研究的方法和技术路线主要包括以下几个步骤：
1.对燃料电池和超级电容混合发电系统进行研究，分析其结构、工
作原理和特点。

2.制定变换器设计方案，包括燃料电池侧DC/DC变换器、超级电容
侧DC/DC变换器和控制器的硬件设计。

3.建立混合发电系统的数学模型，包括燃料电池模型、超级电容模
型和变换器模型。

4.采用基于MPC的控制策略，实现系统最优化控制，并进行仿真实验，对系统进行性能评估和优化。

5.设计实验平台，搭建混合发电系统实验系统，对设计和模拟结果
进行验证。

四、研究意义和预期成果
本研究的意义主要体现在以下几个方面：
1.研究燃料电池和超级电容混合发电系统变换器的设计和控制方法，为混合发电系统的优化提供技术支持。

2.提高混合发电系统的效率和稳定性，为新能源的应用提供更加可
靠的技术支撑。

3.通过实验验证，为混合发电系统在实际应用中的推广和应用提供
理论支持。

预期成果包括：
1.完成燃料电池和超级电容混合发电系统的变换器硬件设计和制作。

2.建立混合发电系统的数学模型，并采用基于MPC的控制策略进行
系统控制。

仿真结果表明设计方案的有效性和可行性。

3.设计实验平台，对设计和仿真结果进行实验验证，提高混合发电
系统的效率和稳定性。

4.撰写相关科技论文，发布相关研究成果。