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文檔簡介
1、隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)資源的日益短缺,以及地球環(huán)境的日益惡化,燃料燃料電池作為一種新型、無污染的發(fā)電方式成為各國的研究熱點。燃料電池在應用于大功率場合時,需要將多個燃料電池電堆并聯(lián)起來,以滿足系統(tǒng)對電壓和功率的需求。但是,燃料電池的輸出特性比較軟,各個燃料電池電堆存在不一致性,直接并聯(lián)運行會導致功率差異較大,且燃料電池系統(tǒng)結構的復雜性和非線性特性,導致了其控制系統(tǒng)的復雜性。本文針對上述問題,從數(shù)學建模入手,結合成熟的控制算法,針對燃料電池
2、發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)運行提出了PID控制的功率均衡策略,主要研究內(nèi)容如下:
首先,介紹了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的結構并詳細闡述了各個子系統(tǒng),從燃料電池工作原理和經(jīng)驗數(shù)據(jù)出發(fā),提出一些假設,運用質量守恒方程、能量守恒方程等基本守恒定律和電化學反應方程得到燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型,包括燃料電池系統(tǒng)數(shù)學模型和輔助系統(tǒng)數(shù)學模型。
其次,由燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型,利用Simulink工具建立了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型,并對其
3、進行了穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的仿真分析,研究了工作溫度、反應氣體壓力和質子交換膜含水量對燃料電池工作性能的影響,以及在不同條件下陰極氣體參數(shù)的動態(tài)響應,仿真結果表明,所建立的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)仿真模型能夠很好的反映其實際工作狀況。
最后,利用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)仿真模型,對空氣供給系統(tǒng)基于空氣供給量的PID控制算法進行了仿真分析,并在此基礎上,提出了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)運行時,空氣供給量為內(nèi)環(huán),功率為外環(huán)的PID控制策略。
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