質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)模型與控制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著能源危機和環(huán)境污染問題越來越嚴重,開發(fā)高效、低污染的能源技術已成世界各國的重大課題之一。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)能量密度高并且環(huán)保,特別適用于可移動電源。為了改進PEMFC系統(tǒng)的性能,優(yōu)化系統(tǒng)的設計,則必須對PEMFC的運行過程和影響因素進行深入的研究。由于PEMFC系統(tǒng)本身的復雜性,需要考慮很多關鍵變量,故基于機理方法的PEMFC理論建模是非常艱難的過程。同時,在實際的發(fā)電過程中,為了提高PEMFC發(fā)電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可

2、靠性,必須采用可行的控制方法。本文首先建立了PEMFC系統(tǒng)的電化學參數(shù)模型和動態(tài)模型,然后運用自適應模糊PID控制器對電堆的輸出電壓進行控制和仿真研究。本文的主要工作有:
   ⑴簡要闡述了PEMFC的工作原理,主要部件的功能及PEMFC管理單元。介紹了PEMFC測控系統(tǒng)組成及其關鍵技術。
   ⑵基于燃料電池的電化學理論,利用Matlab/Simulink仿真工具建立了PEMFC系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型,并通過仿真,分析了工作溫

3、度和反應氣體的壓力對電堆性能的影響。
   ⑶研究了電堆發(fā)電的動態(tài)特性,建立了PEMFC輸出電壓動態(tài)模型,主要研究了運行參數(shù)對電堆動態(tài)輸出性能和非線性內(nèi)阻產(chǎn)生的影響。將仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行比較,表明所建模型是正確可行的。
   ⑷建立了自適應模糊PID控制器,其PID參數(shù)通過模糊邏輯推理來整定?;谌A系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明了該控制器具有良好的性能。
   ⑸基于電堆的參數(shù)模型,分別利用PID控制器和自適應模糊PI

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