PEMFC混合動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)及燃料氣體壓強(qiáng)非線性控制研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)由于其高效、零排放及環(huán)境友好的特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的可再生能源之一。燃料電池與其它形式的儲(chǔ)能設(shè)備的混合動(dòng)力系統(tǒng)在近年得到了廣泛的應(yīng)用。本文在燃料電池混合動(dòng)力自行車開發(fā)的基礎(chǔ)上，針對(duì)質(zhì)子交換膜因電池兩極間氣體壓強(qiáng)差過大而損壞的情況，對(duì)燃料電池氣體壓強(qiáng)的非線性控制方法進(jìn)行了研究，提出了相應(yīng)的解決方案。
　　 本文首先概述了PEMFC的發(fā)展

2、現(xiàn)狀，簡(jiǎn)述了PEMFC的各重要組成部件及工作原理并對(duì)燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)型與控制策略進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。然后，設(shè)計(jì)了質(zhì)子交換膜燃料電池與超級(jí)電容混合動(dòng)力自行車系統(tǒng)以及混合動(dòng)力系統(tǒng)中能量管理部分的控制策略，通過軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力自行車系統(tǒng)，并對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。
　　 為了更加有效地保護(hù)燃料電池，提高燃料電池的使用壽命，本文進(jìn)一步研究了燃料電池氣體壓強(qiáng)的非線性控制策略。首先，在燃料電池基本理論的基礎(chǔ)上，本文以PEMFC

3、輸出特性及內(nèi)部氣體分壓為研究對(duì)象，利用能量守恒方程、PEMFC經(jīng)驗(yàn)方程以及PEMFC內(nèi)部氣體分壓狀態(tài)方程建立了燃料電池的非線性多輸入多輸出動(dòng)態(tài)模型。然后，本文通過對(duì)基于微分幾何的非線性系統(tǒng)的反饋線性化方法以及一般模型控制(GMC)理論的研究，在燃料電池動(dòng)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，以燃料電池陽極與陰極的進(jìn)口氣體流速為控制量，燃料電池內(nèi)部的陽極與陰極氣體壓強(qiáng)為控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)了燃料電池氣體壓強(qiáng)非線性控制器。在MATLAB/SIMULINK環(huán)境中的仿真結(jié)