質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)建模、優(yōu)化與控制.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)建模、優(yōu)化與控制姓名：莫志軍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：朱新堅(jiān)20050901上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要的PEMFC電堆性能，那么則需要對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。到目前為止，有關(guān)模型參數(shù)優(yōu)化這方面的內(nèi)容相當(dāng)少，而且已有的電堆優(yōu)化方法也說(shuō)明得不夠詳細(xì)。本論文建立的改進(jìn)電堆穩(wěn)態(tài)模型既不是高階模型也不是偏微分方程，因此適合進(jìn)行工程優(yōu)化。本文使用一種混合遺傳算法(HGA)，

2、結(jié)合電堆輸出電壓、負(fù)載需求電流，陰極和陽(yáng)極的運(yùn)行壓力數(shù)據(jù)，對(duì)電堆參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化和確定。計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值非常吻合，表明優(yōu)化參數(shù)后的PEMFC模型能夠更好的用于PEMFC穩(wěn)態(tài)性能的估計(jì)和研究，它比以往的PEMFC電堆穩(wěn)態(tài)模型具有更廣的適用性。使用HGA對(duì)PEMFC電堆在輸出最大功率時(shí)，所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行條件進(jìn)行了優(yōu)化分析。分析結(jié)果表明應(yīng)該區(qū)分不同的工作壓力區(qū)間考慮電堆輸出的最大功率。在工作壓力高壓區(qū)，電堆的運(yùn)行溫度越高，電堆越能夠提供最大功率；在

3、工作壓力低壓區(qū)，在電堆提供最大功率的工作點(diǎn)，電堆的運(yùn)行溫度和電堆輸出電流并不是最大。另外，文中提出了一種電堆優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，即使用HGA，確定最優(yōu)的電堆中單電池個(gè)數(shù)和質(zhì)子交換膜的面積。結(jié)果對(duì)電堆設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義，同時(shí)也表明HGA在電堆優(yōu)化設(shè)計(jì)中的有效性。3)建立了PEMFC電堆的熱傳輸模型。由于電堆反應(yīng)生成熱可被認(rèn)為是電堆的功率損失，因此使得電堆的熱模型和電輸出特性模型能夠結(jié)合成一個(gè)仿真模型。最后，通過(guò)對(duì)電堆熱模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，成功建立了完整