燃料電池氣體供給系統(tǒng)控制研究.pdf

1、燃料電池是一種將化學能轉換成電能的裝置，具有無污染、環(huán)境友好、熱轉換率高等優(yōu)點。這對于解決因傳統(tǒng)能源造成的環(huán)境污染和能源短缺問題具有重大的意義。質子交換膜燃料電池是汽車動力源的重要發(fā)展方向之一，為保障其高效穩(wěn)定運行并提高耐久性，需要對氫氣和空氣供給進行有效、合理的控制。針對這個問題，本文開展燃料電池氣體供給系統(tǒng)的自適應預測控制研究，主要內容如下:
　　 首先，分析了燃料電池單片結構和工作原理，比較了燃料電池氣體供給的幾種典型方法

2、，基于實驗用的電堆對系統(tǒng)總體結構進行了解析，重點對氣體供給系統(tǒng)作了仔細分析，并利用實驗數(shù)據(jù)分析了供給氣體壓力對燃料電池性能的影響，另外，對于控制系統(tǒng)，從硬件設計出發(fā)，對最小系統(tǒng)、信號采集、通訊單元和硬件抗干擾等方面進行了深入的分析;
　　 其次，根據(jù)燃料電池相關理論和理想氣體狀態(tài)方程，建立了以氣體流量為輸入進堆氣體壓力為輸出的內部氣體分壓動態(tài)模型，利用Simulink工具進行了仿真，以陰陽極氣體供給期望壓力為研究對象，利用反饋線

3、性化和極點配置相結合的方法設計了相應的控制器，仿真結果表明該方法能很好的達到預期效果;
　　 最后，在所建模型的基礎上，設計了氣體供給的自適應預測控制方案，并與PID控制進行了比較，且進行了相應的仿真，仿真結果表明，自適應預測控制較PID控制能有效的減輕氣體供給時的帶來的壓力波動，大大減輕了壓力波動對質子交換膜帶來的沖擊，提高了燃料電池的壽命。
　　 整個氣體供給系統(tǒng)結構簡單，硬件處理速度快、可靠性高，能很好的實現(xiàn)氣體供