燃料电池作为新能源和可再生能源发电,可以作为火力发电等传统发电的替代和补充,将为解决电力紧张和环境污染问题做出重要贡献。燃料电池电站在我国还没有推广,燃料电池电站的大量推广应用以及向电力网进行大量分布式系统联结的主要技术课题有低成本化、高效率问题,提高分布式并网电站的输出电力质量和运行的安全性、可靠性,解决分布式电站大量推广应用给电力网带来的供电质量影响和安全问题。 根据燃料电池电站容量以及电池的电流-电压特性,进行功率调节系统优化设计,主要包括输入-输出参数、主电路结构和逆变器参数,探索高效率、低成本的功率调节系统设计规律。论文在优化设计方案基础上进行电路参数的可靠性设计,研制50kW级燃料电池电站功率调节系统。 为了提高分布式电站的供电质量,分别研究了分布式电站独立运转和并网运行时功率调节系统的控制。首先,建立了在复杂负载条件下的分布式电站独立运转控制模型,并进行系统的离散滑模变结构控制研究。采用增加虚拟控制变量的方法,对控制模型中的非匹配干扰项作匹配化处理；分别研究了基于趋近率系数自适应调节和干扰观测器补偿策略,提高滑模控制在外部干扰下的控制稳定性和抑制滑模控制的抖振。接着,针对燃料电池输出电压的不恒定和电网电压的波动,研究了在输入直流电压和电网电压非理想状态的情况下功率调节系统并网运行非线性模型,并通过反馈使系统输入-输出响应精确线性化。并网运行非线性系统控制采用了功率矢量控制技术,使电站系统输出具有1.0的高功率因数。 在大量推广分布式电站时,为了保证供电安全和质量,需要开发出可靠而又不干扰电网性能的逆变器本地单独发电检测方法。目前,被动式检测策略有不灵敏区的缺陷,而主动式对电网有干扰和多个主动式检测系统相互干扰的不足。本文提出了一种改进策略,利用两级阈值把被动式电压谐波总量变动检测策略与主动式电压偏移检测策略结合起来。这种新策略具有无不灵敏区、平时对电网无干扰和多个分布式电站处于同一网络互相不干扰的特点。