CN111953035A - 一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统 - Google Patents

一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统 Download PDF

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Abstract

一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，所述系统包括：SOFC电堆、直流母线、负载、DC/DC变换器、功率分配控制器、下垂控制器和PI控制器。本发明提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，通过基于消耗氢气流量最小的原则在SOFC电堆之间分配功率，使得系统中每个SOFC电堆的输出功率与各自的输出能力相关，氢气分压较高的SOFC电堆承担较多的输出功率，氢气分压较低的SOFC电堆承担较少的输出功率，完成各模块之间的协同控制，优化了系统整体的输出性能。

Description

一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统
技术领域
本发明属于固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统。
背景技术
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)是一种在中高温环境下通过电化学反应将燃料化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能的能量转换装置，它的能量转换过程不受卡诺循环效应的限制，在理论上其能量综合利用效率可以达到80％以上，并且不存在机械传动装置，因此运行过程中几乎没有噪声污染。与其他燃料电池相比，SOFC不需要考虑电解质管理问题，而且SOFC为高温燃料电池，具有高达800-1000℃的工作温度，不需要使用贵金属作为催化剂，加上SOFC有比较灵活的安装方式，因此相比于其他燃料电池，SOFC有更广的应用范围。
SOFC单片电池输出电压较低，通常是多片电池串联成电堆使用，而单堆SOFC在满足输出电压需求的情况下提供的功率有限，同时在高温环境中还存在单堆大功率热电耦合导致性能失控的问题，不能充分满足负载功率需求。因此大功率场合需要多个SOFC电堆同时运行，一起为负载供能，提高输出功率，满足高功率负载场合的需求。而现有技术无法保证多个SOFC电堆同时获得相等的燃料气体输入。即使各个电堆在出厂时有相同的额定性能，实际运行过程中也会由于各个电堆在燃料气体流量等方面存在差异而出现各个电堆输出能力不同的情况，若多电堆系统仍按固定的功率分配方案分配输出功率，将可能会强行让运行性能较差的燃料电池承担超过其性能的功率，这就会导致多模块系统输出性能降低，甚至对系统的寿命造成影响。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，所述系统包括：
SOFC电堆，用于获取并利用氢气分压产生和输出电压；
直流母线，用于为负载供电；所述直流母线与所述负载连接；
DC/DC变换器，用于对所述SOFC电堆输出的电压进行升压后输出至所述直流母线，以及调节所述SOFC电堆的输出功率；所述DC/DC变换器分别与所述SOFC电堆和所述直流母线连接；
功率分配控制器，用于根据所述SOFC电堆对应的氢气分压消耗量以及所述负载的需求功率计算所述SOFC电堆的期望输出功率；所述功率分配控制器分别与所述SOFC电堆和所述负载连接；
下垂控制器，用于根据所述直流母线与所述DC/DC变换器之间的线路电阻以及所述期望输出功率计算所述DC/DC变换器的输出电压参考值；所述下垂控制器分别与所述直流母线、所述DC/DC变换器和所述功率分配控制器连接；
PI控制器，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压以及所述输出电压参考值计算所述DC/DC变换器的控制信号；所述PI控制器分别与所述DC/DC变换器和所述下垂控制器连接。
优选地，所述系统还包括：第一电压检测器，用于检测所述DC/DC变换器的输出电压，所述第一电压检测器与所述DC/DC变换器并联，且分别与所述下垂控制器和所述PI控制器连接。
优选地，所述系统还包括：第一电流检测器，用于检测所述DC/DC变换器的输出电流，所述第一电流检测器分别与所述直流母线、所述DC/DC变换器和所述下垂控制器连接。
优选地，所述系统还包括：第二电压检测器，用于检测所述直流母线的电压，所述第二电压检测器与所述直流母线并联，且与所述下垂控制器连接。
优选地，所述功率分配控制器包括：
氢气分压获取单元，用于获取所述SOFC电堆的氢气分压消耗量；
输出功率曲线生成单元，用于根据所述SOFC电堆对应的氢气分压消耗量生成对应的输出功率曲线；所述输出功率曲线生成单元与所述氢气分压获取单元连接；
工作点寻找单元，用于在所述输出功率曲线上寻找所述SOFC电堆的输出功率和等于所述负载的功率时对应的工作点；所述工作点寻找单元与所述输出功率曲线生成单元连接；
电堆电流和计算单元，用于根据所述工作点计算所述SOFC电堆对应的电流和；所述电堆电流和计算单元与所述工作点寻找单元连接；
最小输出功率工作点寻找单元，用于在所述输出功率曲线上寻找所述电堆电流和计算单元得到的最小电流和对应的最小输出功率工作点；所述最小输出功率工作点寻找单元与所述电堆电流和计算单元连接；
期望输出功率计算单元，用于根据所述最小输出功率工作点寻找单元得到的最小输出功率工作点计算所述SOFC电堆对应的期望输出功率；所述期望输出功率计算单元与所述最小输出功率工作点寻找单元连接。
优选地，所述下垂控制器包括：
DC/DC变换器电压获取单元，用于获取所述DC/DC变换器的输出电压；
直流母线电压获取单元，用于获取所述直流母线的电压；
期望输出功率获取单元，用于获取所述功率分配控制器得到的期望输出功率；
线路电阻获取单元，用于获取所述直流母线与所述DC/DC变换器之间的线路电阻；
下垂虚拟电阻生成单元，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压、所述直流母线的电压、所述期望输出功率和所述线路电阻计算得到下垂虚拟电阻；所述下垂虚拟电阻生成单元分别与所述DC/DC变换器电压获取单元、所述直流母线电压获取单元、所述期望输出功率获取单元和所述线路电阻获取单元连接。
优选地，所述下垂虚拟电阻的公式为：
Figure BDA0002589739640000031
其中，Rd表示下垂虚拟电阻，UDC表示DC/DC变换器的输出电压，Uo表示直流母线的电压，Pe表示功率分配控制器得到的期望输出功率，Rline表示直流母线与DC/DC变换器之间的线路电阻。
优选地，所述PI控制器包括：PWM模块，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压以及所述输出电压参考值对所述DC/DC变换器的开关管进行PI运算并得到PWM控制信号，并将其输出至所述DC/DC变换器，以控制其输出功率。
优选地，所述PI控制器包括：
获取单元，用于获取所述DC/DC变换器的的输出电压以及所述输出电压参考值；
计算单元，用于计算所述获取单元中的数值与预设传递函数的乘积；所述计算单元与所述获取单元连接；
运算放大单元，用于将所述计算单元中的乘积与三角载波进行运算；所述运算放大单元中的同相输入端与所述计算单元连接而反相输入端与三角载波连接；
PWM信号生成单元，用于根据所述运算放大单元的运算得到PWM控制信号；所述PWM信号生成单元与所述运算放大单元的输出端连接。
优选地，所述预设传递函数的公式为：
Figure BDA0002589739640000041
其中，kp表示比例常数，ki表示积分常数，s表示拉氏变换后的复变量s。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
(1)通过基于消耗氢气流量最小的原则在SOFC电堆之间分配功率，使得系统中每个SOFC电堆的输出功率与各自的输出能力相关，氢气分压较高的SOFC电堆承担较多的输出功率，氢气分压较低的SOFC电堆承担较少的输出功率，完成各模块之间的协同控制，优化了系统整体的输出性能；
(2)通过基于虚拟电阻的下垂控制，依据SOFC电堆的期望输出功率，得到DC/DC变换器的PI控制器的控制参考值，所使用的PI控制器只需要各个模块对应的参数作为输入，不需要各模块之间的通信，保证了控制系统的可靠性；同时PI控制器可以使DC/DC变换器的输出电压迅速跟踪参考值，具有较好的动态特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统中功率分配控制器的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统中下垂控制器的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统中PI控制器的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统中PI控制器的控制框图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
如图1，在本发明实施例中，本发明提供了一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，所述系统包括：SOFC电堆1、直流母线2、负载3、DC/DC变换器4、功率分配控制器5、下垂控制器6和PI控制器7，下面对各部分进行详细描述。
如图1，在本发明实施例中，本发明提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统包括：
SOFC电堆1，用于获取并利用氢气分压产生和输出电压；
直流母线2，用于为负载3供电；所述直流母线2与所述负载3连接；
DC/DC变换器4，用于对所述SOFC电堆1输出的电压进行升压后输出至所述直流母线2，以及调节所述SOFC电堆1的输出功率；所述DC/DC变换器4分别与所述SOFC电堆1和所述直流母线2连接；
功率分配控制器5，用于根据所述SOFC电堆1对应的氢气分压消耗量以及所述负载3的需求功率计算所述SOFC电堆1的期望输出功率；所述功率分配控制器5分别与所述SOFC电堆1和所述负载3连接；
下垂控制器6，用于根据所述直流母线2与所述DC/DC变换器4之间的线路电阻以及所述期望输出功率计算所述DC/DC变换器4的输出电压参考值；所述下垂控制器6分别与所述直流母线2、所述DC/DC变换器4和所述功率分配控制器5连接；
PI控制器7，用于根据所述DC/DC变换器4的输出电压以及所述输出电压参考值计算所述DC/DC变换器4的控制信号；所述PI控制器7分别与所述DC/DC变换器4和所述下垂控制器6连接。
在本发明实施例中，本发明提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统具有多个SOFC电堆1，每个SOFC电堆1获取氢气分压并利用氢气分压产生和输出电压。每个SOFC电堆1对应连接一个DC/DC变换器4，每个DC/DC变换器4分别与直流母线2连接，每个DC/DC变换器4将对应的SOFC电堆1较低的输出电压转换为较高且稳定的直流母线2的电压，并且调节对应的SOFC电堆1的输出功率，同时直流母线2的电压为负载3供电。功率分配控制器5根据SOFC电堆1对应的氢气分压消耗量以及负载3的需求功率计算每个SOFC电堆1的期望输出功率，下垂控制器6根据所述直流母线2与所述DC/DC变换器4之间的线路电阻以及所述功率分配控制器5计算得到的期望输出功率计算所述DC/DC变换器4的输出电压参考值，PI控制器7根据所述DC/DC变换器4的输出电压以及所述下垂控制器6计算得到的输出电压参考值计算所述DC/DC变换器4的控制信号，此控制信号发送给DC/DC变换器4，控制DC/DC变换器4的输出电压，进而可以实现对每个SOFC电堆1的输出功率的控制。
如图1，在本发明实施例中，本发明提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统还包括：第一电压检测器8，用于检测所述DC/DC变换器4的输出电压，所述第一电压检测器8与所述DC/DC变换器4并联，且分别与所述下垂控制器6和所述PI控制器7连接。
如图1，在本发明实施例中，本发明提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统还包括：第一电流检测器9，用于检测所述DC/DC变换器4的输出电流，所述第一电流检测器9分别与所述直流母线2、所述DC/DC变换器4和所述下垂控制器6连接。
如图1，在本发明实施例中，本发明提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统还包括：第二电压检测器10，用于检测所述直流母线2的电压，所述第二电压检测器10与所述直流母线2并联，且与所述下垂控制器6连接。
在本发明实施例中，每个DC/DC变换器4均电连接有一个第一电压检测器8和第一电流检测器9，第一电压检测器8可以检测对应的DC/DC变换器4的输出电压，第一电流检测器9可以检测对应的DC/DC变换器4的电流，DC/DC变换器4的输出电压分别输送至下垂控制器6和PI控制器7，DC/DC变换器4的电流输送至下垂控制器6。第二电压检测器10可以检测直流母线2的电压，并将此电压检测值输送至下垂控制器6。下垂控制器6利用第一电压检测器8的输出电压检测值、第一电流检测器9的电流检测值和第二电压检测器10的直流母线电压检测值以及功率分配控制器5计算得到的SOFC电堆1的期望输出功率而计算DC/DC变换器4的输出电压参考值。
如图2，在本发明实施例中，所述功率分配控制器5包括：
氢气分压获取单元51，用于获取所述SOFC电堆1的氢气分压消耗量；
输出功率曲线生成单元52，用于根据所述SOFC电堆1对应的氢气分压消耗量生成对应的输出功率曲线；所述输出功率曲线生成单元52与所述氢气分压获取单元51连接；
工作点寻找单元53，用于在所述输出功率曲线上寻找所述SOFC电堆1的输出功率和等于所述负载3的功率时对应的工作点；所述工作点寻找单元53与所述输出功率曲线生成单元52连接；
电堆电流和计算单元54，用于根据所述工作点计算所述SOFC电堆1对应的电流和；所述电堆电流和计算单元54与所述工作点寻找单元53连接；
最小输出功率工作点寻找单元55，用于在所述输出功率曲线上寻找所述电堆电流和计算单元54得到的最小电流和对应的最小输出功率工作点；所述最小输出功率工作点寻找单元55与所述电堆电流和计算单元54连接；
期望输出功率计算单元56，用于根据所述最小输出功率工作点寻找单元55得到的最小输出功率工作点计算所述SOFC电堆1对应的期望输出功率；所述期望输出功率计算单元56与所述最小输出功率工作点寻找单元55连接。
在本发明实施例中，功率分配控制器5根据所述SOFC电堆1对应的氢气分压消耗量以及所述负载3的需求功率计算所述SOFC电堆1的期望输出功率。具体地，功率分配控制器5包括：氢气分压获取单元51、输出功率曲线生成单元52、工作点寻找单元53、电堆电流和计算单元54、最小输出功率工作点寻找单元55和期望输出功率计算单元56，氢气分压获取单元51首先获取SOFC电堆1的氢气分压消耗量，输出功率曲线生成单元52根据氢气分压获取单元51获得的所述SOFC电堆1对应的氢气分压消耗量生成对应的输出功率曲线，工作点寻找单元53可以在输出功率曲线生成单元52得到的输出功率曲线上寻找所述SOFC电堆1的输出功率和等于所述负载3的功率时对应的工作点，电堆电流和计算单元54根据所述工作点计算所述SOFC电堆1对应的电流和，最小输出功率工作点寻找单元55在输出功率曲线生成单元52得到的输出功率曲线上寻找所述电堆电流和计算单元54得到的最小电流和对应的最小输出功率工作点，期望输出功率计算单元56根据所述最小输出功率工作点寻找单元55得到的最小输出功率工作点计算所述SOFC电堆1对应的期望输出功率。
如图3，在本发明实施例中，所述下垂控制器6包括：
DC/DC变换器电压获取单元61，用于获取所述DC/DC变换器4的输出电压；
直流母线电压获取单元62，用于获取所述直流母线2的电压；
期望输出功率获取单元63，用于获取所述功率分配控制器5得到的期望输出功率；
线路电阻获取单元64，用于获取所述直流母线2与所述DC/DC变换器4之间的线路电阻；
下垂虚拟电阻生成单元65，用于根据所述DC/DC变换器4的输出电压、所述直流母线2的电压、所述期望输出功率和所述线路电阻计算得到下垂虚拟电阻；所述下垂虚拟电阻生成单元65分别与所述DC/DC变换器电压获取单元61、所述直流母线电压获取单元62、所述期望输出功率获取单元63和所述线路电阻获取单元64连接。
在本发明实施例中，下垂控制是对母线电压的参考值加入一个下垂虚拟电阻，作为DC/DC变换器4的输出电流的乘积的负反馈项，并以此作为DC/DC变换器4的输出电压参考值。具体地，DC/DC变换器电压获取单元61获取所述DC/DC变换器4的输出电压，直流母线电压获取单元62获取所述直流母线2的电压，期望输出功率获取单元63获取所述功率分配控制器5得到的期望输出功率，线路电阻获取单元64获取所述直流母线2与所述DC/DC变换器4之间的线路电阻，下垂虚拟电阻生成单元65根据所述DC/DC变换器4的输出电压、所述直流母线2的电压、所述期望输出功率和所述线路电阻计算得到下垂虚拟电阻。
具体地，所述下垂虚拟电阻的公式为：
Figure BDA0002589739640000081
其中，Rd表示下垂虚拟电阻，UDC表示DC/DC变换器4的输出电压，Uo表示直流母线2的电压，Pe表示功率分配控制器5得到的期望输出功率，Rline表示直流母线2与DC/DC变换器4之间的线路电阻。
如图1，在本发明实施例中，所述PI控制器7包括：PWM模块11，用于根据所述DC/DC变换器4的输出电压以及所述输出电压参考值对所述DC/DC变换器4的开关管进行PI运算并得到PWM控制信号，并将其输出至所述DC/DC变换器4，以控制其输出功率。
如图4和5，在本发明实施例中，所述PI控制器7包括：
获取单元71，用于获取所述DC/DC变换器4的的输出电压以及所述输出电压参考值；
计算单元72，用于计算所述获取单元71中的数值与预设传递函数的乘积；所述计算单元72与所述获取单元71连接；
运算放大单元73，用于将所述计算单元72中的乘积与三角载波进行运算；所述运算放大单元73中的同相输入端与所述计算单元72连接而反相输入端与三角载波连接；
PWM信号生成单元74，用于根据所述运算放大单元73的运算得到PWM控制信号；所述PWM信号生成单元74与所述运算放大单元73的输出端连接。
在本发明实施例中，PI控制器7得到PWM控制信号具体过程为：获取单元71获取所述DC/DC变换器4的的输出电压Uref以及所述输出电压参考值Ui，计算单元72计算所述获取单元71中的数值与预设传递函数的乘积，运算放大单元73将所述计算单元72中的乘积与三角载波进行运算，PWM信号生成单元74根据所述运算放大单元73的运算得到PWM控制信号。
在本发明实施例中，所述预设传递函数的公式为：
Figure BDA0002589739640000091
其中，kp表示比例常数，ki表示积分常数，s表示拉氏变换后的复变量s。
本发明提供的一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统具有如下优点：
(1)通过基于消耗氢气流量最小的原则在SOFC电堆之间分配功率，使得系统中每个SOFC电堆的输出功率与各自的输出能力相关，氢气分压较高的SOFC电堆承担较多的输出功率，氢气分压较低的SOFC电堆承担较少的输出功率，完成各模块之间的协同控制，优化了系统整体的输出性能；
(2)通过基于虚拟电阻的下垂控制，依据SOFC电堆的期望输出功率，得到DC/DC变换器的PI控制器的控制参考值，所使用的PI控制器只需要各个模块对应的参数作为输入，不需要各模块之间的通信，保证了控制系统的可靠性；同时PI控制器可以使DC/DC变换器的输出电压迅速跟踪参考值，具有较好的动态特性。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述系统包括：
SOFC电堆，用于获取并利用氢气分压产生和输出电压；
直流母线，用于为负载供电；所述直流母线与所述负载连接；
DC/DC变换器，用于对所述SOFC电堆输出的电压进行升压后输出至所述直流母线，以及调节所述SOFC电堆的输出功率；所述DC/DC变换器分别与所述SOFC电堆和所述直流母线连接；
功率分配控制器，用于根据所述SOFC电堆对应的氢气分压消耗量以及所述负载的需求功率计算所述SOFC电堆的期望输出功率；所述功率分配控制器分别与所述SOFC电堆和所述负载连接；
下垂控制器，用于根据所述直流母线与所述DC/DC变换器之间的线路电阻以及所述期望输出功率计算所述DC/DC变换器的输出电压参考值；所述下垂控制器分别与所述直流母线、所述DC/DC变换器和所述功率分配控制器连接；
PI控制器，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压以及所述输出电压参考值计算所述DC/DC变换器的控制信号；所述PI控制器分别与所述DC/DC变换器和所述下垂控制器连接。
2.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述系统还包括：第一电压检测器，用于检测所述DC/DC变换器的输出电压，所述第一电压检测器与所述DC/DC变换器并联，且分别与所述下垂控制器和所述PI控制器连接。
3.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述系统还包括：第一电流检测器，用于检测所述DC/DC变换器的输出电流，所述第一电流检测器分别与所述直流母线、所述DC/DC变换器和所述下垂控制器连接。
4.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述系统还包括：第二电压检测器，用于检测所述直流母线的电压，所述第二电压检测器与所述直流母线并联，且与所述下垂控制器连接。
5.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述功率分配控制器包括：
氢气分压获取单元，用于获取所述SOFC电堆的氢气分压消耗量；
输出功率曲线生成单元，用于根据所述SOFC电堆对应的氢气分压消耗量生成对应的输出功率曲线；所述输出功率曲线生成单元与所述氢气分压获取单元连接；
工作点寻找单元，用于在所述输出功率曲线上寻找所述SOFC电堆的输出功率和等于所述负载的功率时对应的工作点；所述工作点寻找单元与所述输出功率曲线生成单元连接；
电堆电流和计算单元，用于根据所述工作点计算所述SOFC电堆对应的电流和；所述电堆电流和计算单元与所述工作点寻找单元连接；
最小输出功率工作点寻找单元，用于在所述输出功率曲线上寻找所述电堆电流和计算单元得到的最小电流和对应的最小输出功率工作点；所述最小输出功率工作点寻找单元与所述电堆电流和计算单元连接；
期望输出功率计算单元，用于根据所述最小输出功率工作点寻找单元得到的最小输出功率工作点计算所述SOFC电堆对应的期望输出功率；所述期望输出功率计算单元与所述最小输出功率工作点寻找单元连接。
6.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述下垂控制器包括：
DC/DC变换器电压获取单元，用于获取所述DC/DC变换器的输出电压；
直流母线电压获取单元，用于获取所述直流母线的电压；
期望输出功率获取单元，用于获取所述功率分配控制器得到的期望输出功率；
线路电阻获取单元，用于获取所述直流母线与所述DC/DC变换器之间的线路电阻；
下垂虚拟电阻生成单元，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压、所述直流母线的电压、所述期望输出功率和所述线路电阻计算得到下垂虚拟电阻；所述下垂虚拟电阻生成单元分别与所述DC/DC变换器电压获取单元、所述直流母线电压获取单元、所述期望输出功率获取单元和所述线路电阻获取单元连接。
7.根据权利要求6所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述下垂虚拟电阻的公式为：
Figure FDA0002589739610000021
其中，Rd表示下垂虚拟电阻，UDC表示DC/DC变换器的输出电压，Uo表示直流母线的电压，Pe表示功率分配控制器得到的期望输出功率，Rline表示直流母线与DC/DC变换器之间的线路电阻。
8.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述PI控制器包括：PWM模块，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压以及所述输出电压参考值对所述DC/DC变换器的开关管进行PI运算并得到PWM控制信号，并将其输出至所述DC/DC变换器，以控制其输出功率。
9.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述PI控制器包括：
获取单元，用于获取所述DC/DC变换器的的输出电压以及所述输出电压参考值；
计算单元，用于计算所述获取单元中的数值与预设传递函数的乘积；所述计算单元与所述获取单元连接；
运算放大单元，用于将所述计算单元中的乘积与三角载波进行运算；所述运算放大单元中的同相输入端与所述计算单元连接而反相输入端与三角载波连接；
PWM信号生成单元，用于根据所述运算放大单元的运算得到PWM控制信号；所述PWM信号生成单元与所述运算放大单元的输出端连接。
10.根据权利要求9所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述预设传递函数的公式为：
Figure FDA0002589739610000031
其中，kp表示比例常数，ki表示积分常数,s表示拉氏变换后的复变量s。
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