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燃料电池能源同传统化学能源相比具有较高的能量转换率,使用起来也更加节能,不会污染环境,同时存在动态响应不足的缺点。混合电源系统相比单一的电源系统有更好的性能,更高的能量利用率,是当前能源研究领域的热点之一。合理的能量管理系统能显著提高混合电源系统的动态相应以及系统的能量转换效率。针对这个问题,本文展开了对电源模型、混合电源系统结构、工作模式及其控制策略的研究,主要内容如下:介绍了燃料电池、超级电容以及电池的模型,分析了其工作特性,对其输出特性有了更直观的认识,超级电容功率密度高,输出动态响应快,电池能量密度大,能储存更多能量;对不同拓扑结构进行分析,直流母线拓扑结构简单、便于实现;并最终确定了混合系统中每个电源的工作模式以及总体拓扑结构;建立了DC/DC变换器的交流小信号数学模型,DC/DC变换器的工作模式直接控制着混合电源系统的工作状态,在此基础上绘制了等效电路,对DC/DC变换器的控制系统有了进一步的认识。分析比例-积分-微分控制器的工作原理,基于数字PID控制算法,建立了PID控制器的模型;在混合电源和DC/DC变换器模型的基础上,搭建了基于PID控制的混合电源能量管理系统的MATLAB/Simulink仿真模型;在模拟相应负载的条件下进行仿真,并对结果进行了分析。针对基于PID控制的混合电源系统鲁棒性较高,且动态响应不够快的特点,研究了基于规则的控制策略,逻辑门限和模糊逻辑控制策略。为基于逻辑门限的控制策略设定了相应的控制规则,规定混合电源系统的工作模式,从而管理系统能量。同时,针对基于模糊逻辑的控制策略,设计了模糊控制器和模糊控制规则,并对这两种控制策略在MATLAB/Simulink上完成了系统建模,进行仿真分析。对比分析这三种控制策略的仿真,结果表明基于模糊逻辑的混合电源能量管理控制策略有更好的动态性能,系统的能量利用率更高。