燃料電池發(fā)電系統(tǒng)仿真與并聯(lián)控制策略研究.pdf

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(yīng)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(dǎo)致功率差異較大，且燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和非線性特性，導(dǎo)致了其控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。本文針對上述問題，從數(shù)學(xué)建模入手，結(jié)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(jié)構(gòu)并詳細(xì)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(shè)，運用質(zhì)量守恒方程、能量守恒方程等基本守恒定律和電化學(xué)反應(yīng)方程得到燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括燃料電池系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和輔助系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。
　　 其次，由燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)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(jìn)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(yīng)氣體壓力和質(zhì)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(yīng)，仿真結(jié)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(jìn)行了仿真分析，并在此基礎(chǔ)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。