質(zhì)子交換膜燃料電池建模與輸出電壓控制策略研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）以其潔凈、高效、環(huán)境友好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是新世紀(jì)最有發(fā)展前景的清潔能源之一?，F(xiàn)階段，質(zhì)子交換膜燃料電池已初步應(yīng)用到汽車(chē)、電子等領(lǐng)域。為了使燃料電池成為高效穩(wěn)定的能源供應(yīng)系統(tǒng)，還需要進(jìn)一步分析其工作原理，研究其輸入輸出特性，探索其輸出特性的控制方法。 首先簡(jiǎn)述了PEMFC特點(diǎn)、分類(lèi)及其電池工作原理與組成部件，綜述了電池研究現(xiàn)狀與推廣

2、應(yīng)用中存在的問(wèn)題。 為了研究PEMFC輸入輸出特性，建立了PEMFC的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，該模型能較好的反映出電池輸入輸出特性，精確預(yù)測(cè)出系統(tǒng)輸出變化趨勢(shì)，該建模方法可有效應(yīng)用于PEMFC樹(shù)輸入輸出特性研究中。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型僅僅是一個(gè)黑箱模型，不能很好的表現(xiàn)電池內(nèi)部運(yùn)行性能，對(duì)于需要研究其內(nèi)部工作特性的應(yīng)用領(lǐng)域，該建模方法存在一定的局限性。論文進(jìn)一步研究電池機(jī)理特性，通過(guò)分析電池工作過(guò)程中影響輸出電壓的幾個(gè)主要因素：電池電動(dòng)勢(shì)、

3、活化極化過(guò)電壓、歐姆極化過(guò)電壓、濃度極化過(guò)電壓與雙層電荷層作用，建立了PEMFC機(jī)理模型。利用Matlab優(yōu)化工具箱中優(yōu)化函數(shù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化辨識(shí)，并在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)上對(duì)燃料電池模型的工作特性進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果證實(shí)了機(jī)理模型的有效性和實(shí)用性。 針對(duì)PEMFC運(yùn)行過(guò)程中輸出電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象，提出采用模糊-PID復(fù)合控制器對(duì)PEMFC電池輸出電壓進(jìn)行控制。仿真結(jié)果表明運(yùn)用模糊-PID復(fù)合控制能使PEMFC