空冷型質(zhì)子交換膜燃料電池動態(tài)特性控制與性能測試研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)正躋身成為當(dāng)今最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N新能源開發(fā)技術(shù),擁有著高效、清潔、安全等優(yōu)點。
　　 關(guān)于PEMFC系統(tǒng)動態(tài)電特性的探究不論是對電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化還是現(xiàn)實運用,都起到至關(guān)重要的作用。在負載電流、反應(yīng)氣體量或者環(huán)境溫度改變的情形下,用來衡量整個控制系統(tǒng)特性的主要指標(biāo)是PEMFC的外電路電壓的快速響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)無誤差。另外控制系統(tǒng)不僅要確保PEMFC電堆中工作溫度達到最佳,而且應(yīng)該避免在運行條件突變時系統(tǒng)出現(xiàn)

2、的電壓降,否則對電池的工作效率與使用期限都有影響。所以必須尋找到一種適當(dāng)?shù)目刂品桨竵肀ＷCPEMFC系統(tǒng)運作穩(wěn)定、可靠。本文主要完成工作如下所示:
　　 (1)介紹論文的背景來源、應(yīng)用發(fā)展等,同時對電池、電堆模型、控制算法與PEMFC測控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進行了簡要介紹。
　　 (2)首先,基于電堆內(nèi)的能量守恒定律與熱量分布狀況、電化學(xué)理論和電壓動態(tài)特性等,分別搭建了PEMFC系統(tǒng)的溫度和電壓動態(tài)模型。集成這兩個單獨的模型,獲

3、得一個更完備的動態(tài)模型。最終在MATLAB/Simulink環(huán)境中仿真與實現(xiàn)此模型,將仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)比較,結(jié)果表明所建模型能夠很好反映實際PEMFC的工作情況。
　　 (3)從以上的模型中獲取相關(guān)輸入輸出量間的關(guān)系,并設(shè)計了基于改進的廣義預(yù)測控制(MGPC)算法的PEMFC溫度控制系統(tǒng)與輸出電壓控制系統(tǒng),確保電池有高輸出效率的同時,電特性能快速響應(yīng)和穩(wěn)定變化。仿真結(jié)果指出該控制系統(tǒng)可以發(fā)揮較理想的控制效果。
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