质子交换膜燃料电池模拟器的建模与控制.pdf

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1、第44卷第5期电力电子技术Vo1．44．No．52010年5月PowerElectronicsMay，2010质子交换膜燃料电池模拟器的建模与控制姜志玲，陈维荣，屈志坚，郭爱(1．西南交通大学，四川成都610031；2．西南石油大学，四川新都615000；3．北京交通大学，北京100044)摘要：燃料电池是极具吸引力的新能源之一，但它在化学反应中存在极化现象，输出特性不稳定搭建了一种质子交换膜燃料电池的仿真器，用于在无实际燃料电池的情况下取代燃料电池，进行相关的优化控制实验。实验表明，该仿真器的输出特性与实际燃料电池的输出特性非常逼近

2、，用其取代燃料电池进行优化控制实验是可行的，为进行燃料电池供电系统的能量管理、控制和优化提供了有利帮助。关键词：质子交换膜燃料电池；仿真器；调整器；变换器；控制器中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)05—0013-02TheModelingandControlofProtonExchangeFuelCellEmulatorsJIANGZhi—ling一，CHENWei—rong，QUZhi-jian，GUOAi(1．SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu61003

3、l，China；2．SouthwestPetroleumUniversity，Xindu615000，China；3．BeringJiaotongUniversity，Beijing100044，China)Abstract：Fuelcellisaveryattractivenewsourceofenergy，butbecauseofthepresenceofpolarizationinitschemicalre—action，theoutputcharacteristicsofthefuelcellareinstable．Aprot

4、onexchangefuelcellmodulesimulatorisbuilt，whichisusedtoreplacethefuelcellintheabsenceoftheactualfuelcel1．Sotheassociatedoptimalcontrolexperimentsforfuelcellcanbecarriedoutsuccessfully．Experimentsshowthatthesimulatoroutputandtheactualcharacteristicsoftheoutputcharacterist

5、icsoffuelcellsareveryclose．Therefore，replacingthefuelcellwithfuelcellsimulatortoproceedtheoptimalcontrolexperimentforfuelcellisfeasible，whichprovideafavorableenvironmentandhelpforfuelcellpowersupplysys—temofenergymanagement，controlandoptimization．Keywords：protonexchange

6、fuelcel；simulator；regulator；converters；controllerFoundationProject：SupportedbytheFundamentalResearchFundsfortheCentralUniversities(No．SWJTU09CX026，SWJTU09ZT13，SWJTU09ZT10)1引言PEMFC的输出电压逐渐减小．即电压损失逐渐增燃料电池是高效、环保、可再生的新能源，广泛大。在低电流密度区，电化学反应受缓慢的电极动力应用于各领域。质子交换膜燃料电池(PEMFC)对于学控制，

7、在电极表面上发生活化极化。活化极化直接应用装置是一种极具吸引力的能源．适用于可移动与电化学反应速度相关，电压损失以活化极化为主。动力源、电动车以及分散电站等llI。PEMFC具有低运在中等电流密度区，电压损失是由电解质中离子和行温度、高效率和无环境污染等优点，其运行特性备电极中电子流动时引起的欧姆阻抗而导致的欧姆极受关注目前，国内外学者已对PEMFC的静、动态化。进入高电流密度区，由于电流密度高，需要的反应特性以及相关的控制技术进行了大量研究。这里采气体量增大，但反应气体在多孔介质中受扩散速度用开关变换技术，通过整流器和DC／DC变换

8、器及优限制．无法及时到达反应现场，致使电化学反应难以化控制搭建了输出特性与PEMFC燃料电池输出特进行，使PEMFC的输出电压快速下降，即浓差极化。1性逼近的仿真器。解决了实验室做相关实验时没有0燃料电池的困难，也节省了