Browsing by Author "Horálek, Radek"

Now showing 1 - 2 of 2
  • Thumbnail Image
    Item
    Multilineární prediktivní řízení palivových článků s pevným oxidickým elektrolytem
    (Technická Univerzita v Liberci, 2006-10-1) Horálek, Radek; ; Hlava Jaroslav, doc. Dr. Ing. Skolitel : 54948; Rozkovec Jiří, Mgr. Konzultant : 56638; Pifková Monika, Ing. Konzultant2 : 65313
    Palivové články představují čistý zdroj elektrické energie s vysokou účinností. Jedním z nejpoužívanějších typů jsou v současnosti palivové články s pevným oxidickým elektrolytem (SOFC), jejichž oblasti využití zahrnují stacionární i mobilní energetické zdroje různého výkonu. Aby mohlo dojít k jejich skutečně širokému uplatnění, je ovšem třeba vyřešit některá současná technologická omezení, především je nezbytné zvýšení schopnosti provozu při častých změnách zátěže. To je předmětem současného intenzivního výzkumu v různých technických oblastech a nezbytnou součástí tohoto výzkumu je i návrh vhodného řídicího systému.Cílem této disertační práce je přispět k vývoji v oblasti řízení SOFC palivových článků. Je provedena podrobná rešerše současného stavu problematiky řízení SOFC článků včetně stanovení klíčových faktorů ovlivňujících životnost článku. Ukazuje se, že většina dosud publikovaných prací využívajících pokročilé metody řízení se zaměřuje na řízení založené na nelineárním prediktivním modelu (nelineární MPC). Tato metoda ovšem vykazuje i v současnosti řadu problémů souvisejících s nelineární optimalizací znesnadňujících jeho praktické využití. Vhodným řešením proto může být MPC založené sadě lineárních modelů (multilineární MPC).V práci je navržen postup návrhu multilineárního MPC regulátoru pro provoz SOFC palivových článků v širokém rozsahu výkonů. Pro volbu vhodných lineárních modelů je využito metody gap metriky a linearizace na různých úrovních proudového zatížení článku. Lineární modely jsou upraveny tak, aby zohledňovaly výpočetní zpoždění regulátoru přítomné v reálných aplikacích. Pro omezení tepelného namáhání během změn zátěže je navržen způsob omezení rychlosti změny teploty článku.Metody návrhu multilineárního MPC regulátoru jsou ověřeny simulačně v širokém rozsahu zátěže spolu s celým řídicím systémem. Za tímto účelem je implementován model planárního SOFC článku publikovaný v literatuře a ten je rozšířen o vnitřní reformování paliva, kterým je zemní plyn. Pro tento konkrétní palivový článek jsou pak nastaveny parametry regulátoru a celého řídicího systému pro dva odlišné provozní režimy (regulace výstupního výkonu a regulace na konstantní výstupní napětí).Výsledky v případě regulace výkonu dodávaného do elektrické sítě ukazují velmi dobrou schopnost řídicího systému reagovat v širokém pracovním rozsahu na skokové změny požadovaného výkonu. Přestože omezení rychlosti změny teploty článku má vliv na dobu regulace výkonu, je možný dobrý kompromis mezi výkonem regulátoru a snížením tepelného namáhání článku. Při regulaci napětí článku přímo připojeného k zátěži jsou ukázány obecné limity kvality regulace napětí a omezení rychlosti změny teploty při rychlých změnách odebíraného proudu, nevyhnutelných v tomto provozním režimu. Je proto též ukázáno, že dalšího zlepšení kvality regulace může být v tomto režimu dosaženo za použití superkondenzátorů.
  • Thumbnail Image
    Item
    Multilineární prediktivní řízení palivových článků s pevným oxidickým elektrolytem
    (Technická Univerzita v Liberci, 2015-01-01) Horálek, Radek