質(zhì)子交換膜燃料電池空氣供給系統(tǒng)建模與分析.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）是燃料電池電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿υ矗ɡ鋮s系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等五大系統(tǒng)?？諝夤┙o系統(tǒng)作為 PEMFC的重要組成之一，對(duì)燃料電池電堆性能有著重要的影響。由于空氣供給系統(tǒng)存在較強(qiáng)的非線性等特點(diǎn)，其建模與控制相對(duì)比較困難。為了提高空氣供給系統(tǒng)的響應(yīng)速度，并且使燃料電池系統(tǒng)能夠在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行，本文對(duì) PEMFC空氣供給控制系統(tǒng)進(jìn)行建模，并予以分析。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：

2、r>　　首先介紹了 PEMFC電堆的工作原理，分析了其建模情況，建立了相應(yīng)的機(jī)理模型，使用MATLAB/SIMULINK對(duì)基于機(jī)理模型的KW級(jí)電堆的黑箱模型進(jìn)行了仿真分析，分析結(jié)果表明采用 PID控制的 KW級(jí)電堆黑箱模型反應(yīng)速度較快，抗干擾能力也比較好，基本可以滿足電堆的建模要求。同時(shí)利用硬件仿真平臺(tái)對(duì)基于黑箱模型的 KW級(jí)電堆的輸出電壓、電流之間進(jìn)行了追蹤仿真，仿真結(jié)果表明該黑箱模型在硬件仿真平臺(tái)上也能夠滿足實(shí)現(xiàn)硬件仿真的要求。

3、r>　　在 PEMFC發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)，空氣供給系統(tǒng)可以由 PEMFC電堆產(chǎn)生的電能帶動(dòng)運(yùn)行。介紹了 PEMFC發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，并對(duì)其中的氫氣供給系統(tǒng)以及空氣供給系統(tǒng)分別進(jìn)行了說明。使用MATLAB分別對(duì)加入空氣供給系統(tǒng)的KW級(jí)電堆以及采用混合增壓系統(tǒng)的5KW電堆的輸出電壓、等效內(nèi)阻和輸出功率等進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明兩者均宜采用低壓空氣供給系統(tǒng)為其供氣，但是采用混合增壓系統(tǒng)可明顯提高空氣供給系統(tǒng)的能量消耗，同時(shí)電堆的最大等效輸出功率點(diǎn)分布

4、在廢氣能利用率較高的地方。本文針對(duì) PEMFC電堆對(duì)空氣供給系統(tǒng)的需求也進(jìn)行了理論分析，并根據(jù)能量守恒原則對(duì)空氣供給系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的能流分析，結(jié)果表明空氣供給系統(tǒng)核心部件空氣壓縮機(jī)的控制與電機(jī)特性、壓縮機(jī)特性以及電堆的輸出功率等密切相關(guān)。
　　使燃料電池盡可能工作在系統(tǒng)最大功率點(diǎn)，可以減少 PEMFC發(fā)電系統(tǒng)成本。為了解決燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤問題，本文通過對(duì) PEMFC最大功率點(diǎn)的追蹤原理以及方法進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)