PEMFC混合動力系統(tǒng)開發(fā)及燃料氣體壓強非線性控制研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)由于其高效、零排放及環(huán)境友好的特點，被認為是最有發(fā)展前景的可再生能源之一。燃料電池與其它形式的儲能設備的混合動力系統(tǒng)在近年得到了廣泛的應用。本文在燃料電池混合動力自行車開發(fā)的基礎上，針對質(zhì)子交換膜因電池兩極間氣體壓強差過大而損壞的情況，對燃料電池氣體壓強的非線性控制方法進行了研究，提出了相應的解決方案。
　　 本文首先概述了PEMFC的發(fā)展

2、現(xiàn)狀，簡述了PEMFC的各重要組成部件及工作原理并對燃料電池混合動力系統(tǒng)的構(gòu)型與控制策略進行了簡要介紹。然后，設計了質(zhì)子交換膜燃料電池與超級電容混合動力自行車系統(tǒng)以及混合動力系統(tǒng)中能量管理部分的控制策略，通過軟硬件設計實現(xiàn)了混合動力自行車系統(tǒng)，并對混合動力系統(tǒng)進行了測試。
　　 為了更加有效地保護燃料電池，提高燃料電池的使用壽命，本文進一步研究了燃料電池氣體壓強的非線性控制策略。首先，在燃料電池基本理論的基礎上，本文以PEMFC

3、輸出特性及內(nèi)部氣體分壓為研究對象，利用能量守恒方程、PEMFC經(jīng)驗方程以及PEMFC內(nèi)部氣體分壓狀態(tài)方程建立了燃料電池的非線性多輸入多輸出動態(tài)模型。然后，本文通過對基于微分幾何的非線性系統(tǒng)的反饋線性化方法以及一般模型控制(GMC)理論的研究，在燃料電池動態(tài)模型的基礎上，以燃料電池陽極與陰極的進口氣體流速為控制量，燃料電池內(nèi)部的陽極與陰極氣體壓強為控制目標，設計了燃料電池氣體壓強非線性控制器。在MATLAB/SIMULINK環(huán)境中的仿真結(jié)