ردیابی حداکثر بازده پیل‌های سوختی در قطار هیبرید مبتنی بر پیل سوختی

پیل‌های سوختی بعنوان یکی از حامیان دوستدار محیط زیست در منابع انرژی امروزه به کانون تحقیقات در سراسر جهان، به ویژه در زمینه حمل و نقل الکتریکی تبدیل شده است. این مقاله عمدتاً بررسی ردیابی حداکثر بازده پیل‌های سوختی در قطار هیبرید مبتنی بر پیل سوختی را مورد بررسی قرار می‌دهد. استفاده از پیل سوختی در مقایسه با موتور احتراق داخلی از دو مزیت برخوردار است: راندمان بالاتر و آلایندگی صفر. با این حال، تغییرات سریع توان باعث ایجاد شرایطی می‌شود که موجب آسیب دیدن پیل سوختی می‌شود. استراتژی مدیریت انرژی نقش مهمی در وسایل حمل و نقل هیبریدی دارد که از باتری و پیل سوختی استفاده می‌کنند. در این مقاله، یک سیستم ترکیبی پیل سوختی- باتری پیشنهاد شده است. برای کنترل سیستم از مبدل افزاینده استفاده شده است. روش کنترلی پیشنهادی برای ردیابی حداکثر بازده پیل سوختی شامل دو بخش کنترل میزان سوخت ورودی (هیدروژن) و کنترل جریان خروجی پیل سوختی می‌باشد. کنترل جریان پیل سوختی با استفاده از الگوریتم اغتشاش و مشاهده انجام می‌شود. با استفاده از این الگوریتم سیکل کاری مبدل افزاینده به گونه‌ای تنظیم می‌شود که جریان مبدل که همان جریان خروجی پیل سوختی می‌باشد، همواره در مقدار بهینه تنظیم شود که در آن مقدار جریان بهینه، پیل سوختی دارای حداکثر بازده می‌باشد. در شبیه‌سازی‌ها مشاهده می‌گردد که بازده پیل سوختی در سیستم، از حدود 36 درصد همراه با تغییرات نسبتاً زیاد به بالای 42 درصد (همراه با ریپل کمتری) می‌رسد که هدف ردیابی حداکثر بازده توسط این مبدل و سیستم را محقق می‌کند. استراتژی مدیریت انرژی در این سیستم نیز، به گونه‌ای تنظیم شده است که در زمانی که soc باتری بالای 95 درصد است، باتری با تمام ظرفیت در سیستم امکان تولید توان را دارد، زمانی که این میزان بین 40 تا 95 درصد است، سیستم تولید توان بصورت هیبریدی و در میزان کمتر از 40 درصد، پیل سوختی تمام توان را تامین می‌کند.

tracking the most efficient fuel cells in the hybrid train is in the fuel cell

a fuel cell is a converter of chemical energy into electrical energy. this conversion is direct and has high efficiency. the most famous type of fuel cell currently is the hydrogen fuel cell. in the electric railway, in addition to the conventional methods, today new methods are used to supply the power consumption of the wagons, which are mainly based on renewable energies. the use of these methods often includes environmental considerations and reduction of air pollution. hybrid vehicles, including hybrid trains, are vehicles that use two or more power sources in their propulsion system. in the field of hybridization of transportation means, various types of batteries, supercapacitors and fuel cells can be used. in fuel cell hybrid trains, the combination of fuel cell and battery is usually considered in the structure of power sources. from the point of view of the control strategy, the hybrid system is a discrete event with continuous dynamics. the main goal of these strategies is to optimize fuel consumption in this thesis, a hybrid fuel cell-battery system is proposed. a boost converter is used to control the system. the proposed control method for tracking the maximum efficiency of the fuel cell includes two parts of controlling the amount of input fuel (hydrogen) and controlling the output flow of the fuel cell. fuel cell flow control is done using disturbance and observation algorithm. using this algorithm, the working cycle of the step-up converter is adjusted in such a way that the current of the converter, which is the same as the output current of the fuel cell, is always set at the optimal value, in which the optimal current value, the fuel cell has maximum efficiency. energy management strategy in fuel cell based vehicles adds to the overall efficiency and lifetime of system components. unlike optimization approaches, heuristic strategies generally provide acceptable performance and less computational burden, which makes them more suitable for real-world applications.