PEM-Brennstoffzellen-Batterie-Hybridversorgung für einen FOC-gesteuerten PMSM-Antrieb

Brennstoffzellenbetriebene elektrische Antriebe stehen bei Lasttransienten aufgrund des langsamen dynamischen Ansprechens und des nichtlinearen V-I-Verhaltens von Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs) vor erheblichen Herausforderungen. Um dieses Problem zu lösen, wird in diesem Buch ein hybrides PEMFC-Batterie-Energiesystem vorgestellt, das durch einen abgestimmten DC-DC-Wandler mit Abwärtsregelung geregelt und durch einen präzise abgestimmten PI-Regler (Kp = 2, Ki = 2,55) gesteuert wird, um eine konstante Zwischenkreisspannung aufrechtzuerhalten. Das System versorgt einen dreiphasigen, feldorientiert gesteuerten (FOC) Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM), der als aktive dynamische Last dient, um die Systemleistung unter transienten Bedingungen zu bewerten. Die FOC-Strategie nutzt die Rückmeldung von Rotorpositions- und Stromsensoren, um eine leistungsstarke Drehmoment- und Drehzahlregelung zu erreichen. In MATLAB/Simulink durchgeführte Simulationsstudien zeigen die Fähigkeit des Systems, eine stabile Ausgangsspannung, eine effiziente Energieverteilung und eine robuste Leistung unter wechselnden Last- und Quellbedingungen zu liefern. Darüber hinaus bestätigt eine Hardware-in-the-Loop (HIL)-Validierung in Echtzeit mit der OPAL-RT 4510-Plattform die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Architektur bei der Verwaltung des Leistungsgleichgewichts und der Gewährleistung der dynamischen Stabilität in hybriden elektrischen Antriebssystemen.