MétaCan
Menu
Retour à la cohorte
Enregistrement W4251131978 · doi:10.1149/ma2015-03/1/229

Feedforward-Feedback Control of a SOFC Power System: A Simulation Study

2015· article· en· W4251131978 sur OpenAlexaboutno aff
Darko Vrečko, Gregor Dolanč, Boštjan Dolenc, Damir Vrančić, Boštjan Pregelj, Dario Marra, Marco Sorrentino, Cesare Pianese, Antti Pohjoranta, Đani Juričić

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueAdvancements in Solid Oxide Fuel Cells
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFeed forwardStack (abstract data type)Volumetric flow rateCathodeControl theory (sociology)Power (physics)Flow control (data)Current (fluid)Power controlTemperature controlNuclear engineeringEngineeringAutomotive engineeringComputer scienceMechanicsMechanical engineeringElectrical engineeringControl engineeringControl (management)ThermodynamicsPhysicsTelecommunications

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Smooth and timely control actions improve the efficiency and durability of solid oxide fuel cell (SOFC) power systems. In this paper a systematic feedforward-feedback approach to control design for SOFC power systems is proposed. The control aim is to regulate the temperature of and the temperature difference over the stack by manipulating the air flow, air inlet temperature and fuel flow. The feedforward part responds to the demanded electrical current and stoichometry of reforming and electrochemical processes. It gives the fuel flow rate needed to achieve the required stack current with a given fuel utilization. The air flow rate is then calculated according to the oxygen consumption in fuel cells and a given air utilization. Feedforward control is combined with the feedback control to adjust the manipulated variables based on the measured system output. Relative gain array (RGA) analysis (Shinskey, 1988) is performed over the system inputs and outputs (I/O) to determine optimal I/O pairing for control. The RGA is calculated from the static gain matrix of the SOFC stack model (Sorrentino et al., 2008). The strongest interactions are found between the cathode outlet temperature and the cathode inlet temperature, the stack temperature difference and the air flow rate, and the stack voltage and the fuel flow rate. Fuel flow rate has a strong influence also on the stack temperature and can be in some situations used to support temperature control. Based on the RGA analysis, two individual PI control loops are determined. In the first loop, the cathode outlet temperature is controlled by the proportional-integral (PI) controller that uses the cathode inlet temperature as the manipulated variable. In the second loop, the stack temperature difference is controlled by the PI controller with the air flow rate as the manipulated variable (see Figure 1). Altogether the control system consists of two PI control loops, making it feasible for practical implementation. The control target is similar as in (Pohjoranta et al., 2015) but it is obtained here with a significantly simpler approach. Anti-windup protection is included in the PI controllers to avoid long settling times caused by the limits on the manipulated variables (Peng et al, 1999). Parameters of the PI controllers are tuned from the open-loop step response experiments by applying the Magnitude Optimum Multiple Integration (MOMI) method (Vranèiæ et al., 1999). The feedforward-feedback control is evaluated on the SOFC stack model (Sorrentino et al., 2008) over a one-day operation cycle using the standard load profile of residential houses (Knight and Ribbering, 2007). The proposed feedforward-feedback control provides good control of the stack temperatures (see Figure 2). Relatively high stack voltage changes are caused by the significant load changes, however, but these can be reduced by combining a SOFC power system with an energy buffer. References Knight, I., Ribbering, H. (eds.) (2007). European and Canadian non-HYAC Electric and DHW Load Profiles for Use in Simulating the Performance of Residential Cogeneration Systems. A Report of Subtask A of FC+COGEN-SIM: The Simulation of Building-Integrated Fuel Cell and Other Cogeneration Systems. Peng Y., Vrancic D., Hanus R. (1996). Anti-windup, bumpless, and conditioned transfer techniques for PID controllers. Control syst. mag., 16, 48-57. Pohjoranta, A., Halinen, M., Pennanen, J., Kiviaho, J. (2015). Model predictive control of the solid oxide fuel cell stack temperature with models based on experimental data. Journal of Power Sources, 277, 239-250. Shinskey, F.G. (1988). Process control systems. 3rdedition. McGraw-Hill, New York. Sorrentino, M., Pianese, C., Guezennec, Y.G. (2008). A hierarchical modeling approach to the simulation and control of planar solid oxide fuel cells. Journal of Power Sources, 180, 380-392. Vrancic, D., Peng, Y., Strmcnik, S. (1999). A new PID controller tuning method based on multiple integrations, Control Engineering Practice, 7(5), 623-633. Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,025
Score d'incertitude au seuil0,050

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,028
Tête enseignante GPT0,291
Écart entre enseignants0,263 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2015
Routes d'admission1
Résumé présentoui

Explorer davantage

Même revueECS Meeting AbstractsMême sujetAdvancements in Solid Oxide Fuel CellsTravaux en français237 207