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1、在當(dāng)今化石能源需求激增、環(huán)境問題持續(xù)加重的形勢(shì)下,新能源的開發(fā)日益成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。質(zhì)子交換膜燃料電池作為可再生能源利用技術(shù)之一,能夠?qū)錃夂脱鯕庵g的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為成電能而無任何污染,因而極具發(fā)展?jié)摿?。燃料電池系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng),如空氣供給子系統(tǒng)、氫氣供給子系統(tǒng)、水冷子系統(tǒng)等。為改善燃料電池的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,對(duì)燃料電池子系統(tǒng)進(jìn)行建模與控制至關(guān)重要,尤其是對(duì)空氣供給系統(tǒng)。本文圍繞空氣供給系統(tǒng),主要完成了以下幾個(gè)方面的研究:
(
2、1)燃料電池測(cè)試平臺(tái)搭建:自主搭建了低溫水冷燃料電池系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái),包括空氣回路、輔助冷卻回路以及其他電氣設(shè)備,并基于Labview軟件開發(fā)了燃料電池空氣供給系統(tǒng)監(jiān)控程序。通過軟硬件結(jié)合的開環(huán)測(cè)試實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該平臺(tái)的可用性。
(2)系統(tǒng)建模:從燃料電池空氣供給系統(tǒng)的機(jī)理出發(fā),建立了三階迸氣系統(tǒng)模型?;谧灾鞔罱ǖ陌胛锢矸抡嫫脚_(tái),通過實(shí)驗(yàn)辨識(shí)的方法,構(gòu)建了滑片式空氣壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)模型以輔助控制器設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)功率優(yōu)化
3、,補(bǔ)充拓展了燃料電池電壓模型和系統(tǒng)凈功率模型,用于描述最優(yōu)凈功率對(duì)應(yīng)的氧氣過量比與需求電流的關(guān)系,并通過實(shí)驗(yàn)辨識(shí)出模型參數(shù)。
(3)控制策略設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):針對(duì)空氣供給系統(tǒng)的非線性特性,提出反饋線性化控制和基于二階滑模的串級(jí)控制兩種策略,并從理論上證明了反饋線性化算法的全局穩(wěn)定性。仿真結(jié)果顯示,反饋線性化控制器的響應(yīng)速度更快、穩(wěn)態(tài)精度更高,從而將其應(yīng)用到了已搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,并取得了良好的控制效果。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合系統(tǒng)電壓和功率模
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