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

پیل های 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 عمدتا بررسی ردیابی حداکثر بازده پیل های سوختی در قطار هیبرید مبتنی بر پیل سوختی را مورد بررسی قرار می دهد 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 می شود که موجب آسیب دیدن پیل سوختی می شود استراتژی مدیریت انرژی نقش مهمی در وسایل حمل و نقل هیبریدی دارد که از باتری و پیل سوختی استفاده می کنند 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 می باشد. کنترل جریان پیل سوختی بااستفاده از الگوریتم اغتشاش و مشاهده انجام می شود با استفاده از این الگوریتم سیکل کاری مبدل افزاینده به گونه ای تنظیم می شود که جریان مبدل که همان جریان خروجی پیل سوختی می باشد، همواره در مقدار بهینه تنظیم شود که در آن مقدار جریان بهینه، پیل سوختی دارای حداکثر بازده می باشد در شبیه سازی ها مشاهده می گردد که بازده پیل سوختی در سیستم، از حدود 36 درصد همراه با تغییرات نسبتا زیاد به بالای 42 درصد (همراه با ریپل کمتری) می رسد که هدف ردیابی حداکثر بازده توسط این مبدل و سیستم را محقق می کند استراتژی مدیریت انرژی در این سیستم نیز، به گونه ای 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 می کند.

tracking the maximum efficiency of fuel cells in a hybrid train based on fuel cells

as one of the environmentally friendly supporters of energy sources, fuel cells have become the focus of research around the world, especially in the field of electric transportation. this paper mainly investigates the tracking of the maximum efficiency of fuel cells in a fuel cell-based hybrid train. using a fuel cell compared to an internal combustion engine has two advantages: higher efficiency and zero emissions. however, rapid changes in power create conditions that damage the fuel cell. energy management strategy plays an important role in hybrid vehicles that use batteries and fuel cells. in this paper, 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. in the simulations, it can be seen that the efficiency of the fuel cell in the system reaches from about 36% with relatively large changes to over 42% (with less ripple), which achieves the goal of tracking the maximum efficiency by this converter and system. the energy management strategy in this system is also set in such a way that when the soc of the battery is above 95%, the battery can produce power with all the capacity in the system, when this amount is between 40 and 95%, the power generation system in hybrid form and at less than 40%, the fuel cell supplies all the power.