質(zhì)子交換膜燃料電池建模與控制研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）具有發(fā)電效率高、操作方便、清潔無污染等特點(diǎn)，被嘗試應(yīng)用于混合動力汽車、混合能源系統(tǒng)、智能微電網(wǎng)和可移動存儲設(shè)備中，應(yīng)用前景廣泛，研究意義很大。本文首先簡要介紹了燃料電池的基本原理和分類，對燃料電池的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上分析了PEMFC的基本組成和工作原理，綜述了其在建模和控制方面的研究現(xiàn)狀。其次基于PEMFC電化學(xué)反應(yīng)中涉及的電化學(xué)機(jī)理、質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律等，建立了其電化學(xué)穩(wěn)態(tài)模型、雙電層

2、電容動態(tài)模型和熱模型，并在MATLAB/SIMULINK軟件中進(jìn)行仿真研究，主要包含隨負(fù)載電流變化系統(tǒng)輸出電壓、功率和效率的響應(yīng)；內(nèi)部環(huán)境溫度、陰極陽極壓力和膜的含水量等因素對其輸出電壓的影響；負(fù)載電流的變化對系統(tǒng)內(nèi)部溫度的影響。然后考慮到PEMFC建模中涉及的模型參數(shù)的不確定性，分別利用權(quán)重線性下降的粒子群算法、差分進(jìn)化算法、遺傳算法對PEMFC建模中涉及九個不確定的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明：權(quán)重線性下降的粒子群算法優(yōu)化效果最好，同時也