本文關(guān)鍵詞：質(zhì)子交換膜燃料電池建模與控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(dòng)力汽車、混合能源系統(tǒng)、智能微電網(wǎng)和可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中,應(yīng)用前景廣泛,研究意義很大。本文首先簡(jiǎn)要介紹了燃料電池的基本原理和分類,對(duì)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、雙電層電容動(dòng)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(duì)其輸出電壓的影響;負(fù)載電流的變化對(duì)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(duì)PEMFC建模中涉及九個(gè)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(shí)也驗(yàn)證了所建立穩(wěn)態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型的準(zhǔn)確性。最后針對(duì)PEMFC在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)輸出電壓不穩(wěn)定的問題,基于PEMFC的動(dòng)態(tài)模型設(shè)計(jì)自適應(yīng)模糊PID控制器控制輸出電壓,通過改變?nèi)肟跉錃獾牧髁縼黹g接改變氫氣的壓力,最終實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定,仿真結(jié)果表明:PEMFC的自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)超調(diào)量小、響應(yīng)速度快。
【關(guān)鍵詞】：質(zhì)子交換膜燃料電池 建模 智能優(yōu)化算法 自適應(yīng)模糊PID控制
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 研究背景和意義11
• 1.2 燃料電池技術(shù)11-15
• 1.2.1 燃料電池基本原理和分類11-12
• 1.2.2 燃料電池的優(yōu)點(diǎn)及其存在的問題12-14
• 1.2.3 質(zhì)子交換膜燃料電池原理和組成14-15
• 1.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的建模研究現(xiàn)狀15-20
• 1.4 質(zhì)子交換膜燃料電池的控制研究現(xiàn)狀20-22
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容22-24
• 2 PEMFC建模24-40
• 2.1 引言24-25
• 2.2 PEMFC電化學(xué)穩(wěn)態(tài)模型25-28
• 2.2.1 熱力學(xué)電動(dòng)勢(shì)25
• 2.2.2 活化極化過電壓25-26
• 2.2.3 歐姆極化過電壓26-27
• 2.2.4 濃差極化過電壓27-28
• 2.2.5 輸出電壓28
• 2.3 PEMFC模型參數(shù)優(yōu)化28-37
• 2.3.1 粒子群優(yōu)化算法29-31
• 2.3.2 差分進(jìn)化優(yōu)化算法和遺傳優(yōu)化算法31-32
• 2.3.3 優(yōu)化算法在PEMFC電化學(xué)穩(wěn)態(tài)模型中的實(shí)現(xiàn)32-37
• 2.4 PEMFC雙電層電容動(dòng)態(tài)模型37-38
• 2.5 熱模型38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 3 PEMFC輸出電壓影響因素分析及其模型仿真40-51
• 3.1 引言40
• 3.2 PEMFC輸出電壓影響因素分析40-41
• 3.3 PEMFC模型仿真與驗(yàn)證41-50
• 3.3.1 PEMFC穩(wěn)態(tài)模型仿真結(jié)果分析41-47
• 3.3.2 PEMFC動(dòng)態(tài)模型仿真結(jié)果分析47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 4 PEMFC輸出電壓控制策略研究51-66
• 4.1 引言51-52
• 4.2 模糊控制基本理論52-54
• 4.2.1 模糊控制的基本思想52-53
• 4.2.2 模糊控制的基本原理53-54
• 4.3 PEMFC的自適應(yīng)模糊PID控制器設(shè)計(jì)與仿真分析54-65
• 4.3.1 PMEFC自適應(yīng)模糊PID控制器的控制方案54-55
• 4.3.2 PMEFC自適應(yīng)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)55-60
• 4.3.3 PMEFC自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)仿真與分析60-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 5 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 總結(jié)66
• 5.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果73

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本文編號(hào)：457009