基于H∞鲁棒控制的质子交换膜燃料电池空气供应系统设计

自适应聚焦粒子群算法是根据粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的全局搜索与局部搜索平衡特性,改进得到的一种具有较好全局搜索能力和寻优速度的自适应群体智能优化算法。为实现对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)空气供应系统的控制,建立空气供应系统机理模型,并采用多目标自适应聚焦粒子群(adaptive focusing particle swarm optimization,AFPSO)算法提出H∞鲁棒控制方法。仿真结果证明该H￥鲁棒控制方法能够实现对PEMFC空气供应系统的控制,在模拟电动车行驶过程时可使系统稳定运行,并与其它控制方法比较,证明该H￥鲁棒控制方法具有明显的优越性和有效性,对PEMFC实时控制系统的研究有重要的指导作用。     

基于1stOpt的质子交换膜燃料电池模型优化

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能受温度,压力等众多外界因素以及本身结构的影响,具有较强的非线性,目前已建立的数学模型存在众多难以确定的参数.将1stOpt中的麦夸特法+通用全局优化法用于PEMFC的极化曲线模型,得到最优参数,避免了使用其他优化方法因为初始值选取不当对模型精确度造成的影响.通过对实验数据和加噪仿真数据的参数优化,结果表明这种方法建立的数学模型和实验数据之间能够达到很高的拟合精度,因而为PEMFC模型参数优化提出了一种高效实用的新方法.     

质子交换膜燃料电池的建模与控制

针对目前PEMFC数学模型复杂难解和不能用于实际控制的弊端,综述了PEMFC系统建模,说明了PEMFC建模的发展趋势;分析了PEMFC控制的特点和发展趋势,从实时控制的工程角度出发,提出了PEMFC系统控制的新方案。     

基于搜寻者优化算法的质子交换膜燃料电池模型优化

搜寻者优化算法(seeker optimization algorithm,SOA)是模拟人的随机搜索行为的一种应用于连续空间的群体智能优化算法。根据质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)极化曲线模型的建模原理,采用SOA算法对该模型的参数进行优化,用以得到一组模型的最优参数。通过仿真结果与实验结果的对比分析,证明SOA算法能够使仿真结果和实验测试数据之间达到很高的拟合精度,对于优化PEMFC的极化曲线模型参数具有明显的优越性。因此,SOA算法对于改善PEMFC极化曲线模型的性能将起到重要的作用,并有望成为模型优化领域的一种新的有效工具。     

质子交换膜燃料电池建模综述

综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)建模方法和模型类型。概述了PEMFC的机理模型和经验模型,详细介绍了电压模型、空气供应子系统模型、氢气供应子系统模型、水管理子系统模型和热管理子系统模型等,综述了国内外对PEMFC数学建模的研究现状,并对未来PEMFC数学模型的发展提出了展望。     

质子交换膜燃料电池建模研究综述

在分析质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行机制的基础上,对PEMFC的建模研究进行综述.主要介绍了PEMFC的系统模型,并总结电压、阴极流量、阳极流量、膜水合、压缩机、供应管腔、回流管腔、散热器和增湿器九个子系统的国内外建模方法、研究成果及研究进展,并对各模型的适用条件及优势进行阐述,同时也对PEMFC建模的发展方向进行展望.所进行的研究综述对PEMFC系统模型的模型建立、开发研究及后续仿真分析有一定的理论价值与指导意义.     

质子交换膜燃料电池发展现状

介绍了质子交换膜燃料电池（PEMFC）的结构、组成和工作原理，叙述了不同质子交换膜的来源特点及导电性与膜参数的关系；对不同电极和电极催化剂性能作了评述；综述了目前几种氢的来源、优缺点及质子交换膜燃料电池有关问题的发展动向和前景。     

基于模拟退火算法的燃料电池建模

提出了一种基于模拟退火算法的优化建模方法,描述了模拟退火算法在燃料电池建模研究中的应用。结果表明,这种方法建立的数学模型和实验数据之间能够达到很高的拟合精度,平均平方误差为0.000 3%,相关系数达99.9%,接近最优结果。     

质子交换膜燃料电池的研究进展

介绍了质子交换膜燃料电池的核心组成与工作原理，对燃料电池的膜材料和电催化剂、膜电极技术的发展现状以及对膜电极的制作工艺和结构优化进行了评述和分析，指出了目前质子交换膜燃料电池研究存在的问题及发展趋势。     

质子交换膜燃料电池故障诊断

近些年来,对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的研究有了很大的进展.但仍有许多问题尚未解决,特别是故障诊断和系统稳定性问题.针对PEMFC的两种典型故障--电极水淹和质子交换膜脱水进行研究.提出一种适于在线故障诊断的模糊模型,并用蚊群算法对模型参数进行优化.最终通过对模型输出的大小和变化率设定两个阈值,得出了判别两种故障的方法.     

一种质子交换膜燃料电池电堆控制器

介绍了一种以PIC16C73微处理器芯片为核心的质子交换膜燃料电池电堆控制器 ,利用微处理器特殊的A/D转换和脉宽调制PWM输出功能 ,并使用一总线式数字测温器件DS18B2 0 ,LCD液晶显示 ,极其简便地实现了控制器的各项控制要求。     

质子交换膜燃料电池设计与制作

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置,当外部持续供给燃料和氧化剂时,燃料电池可以连续发电。以小功率质子交换膜燃料电池为设计目标,介绍了燃料电池的工作原理,对双极板结构、膜电极、绝缘板、密封装置、散热装置、集流装置、电压调整功率模板等重要部件及质子交换膜燃料电池整体结构进行了设计。通过样机测试,参数达到了设计要求,并进一步讨论了设计要点。     

两种分块化PEMFC模型的仿真比较分析

分块化方法是将单片质子交换膜燃料电池PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)沿阳极和阴极流道划分成15个连续的子模块;然后将每个子模块视为1个独立的PEMFC集总模型,用第n个子模块的输出(即气体摩尔流量和压力)作为第n+1个子模块的输入;最终获得单片PEMFC内部的电流密度分布和膜中水含量分布。基于此建模方法,分别建立了稳态和动态的分块化PEMFC仿真模型。仿真结果对比表明,动态分块化PEMFC模型不仅能预测电流密度分布和膜中水含量分布,还能较为合理地描述PEMFC的动态特性。     

质子交换膜燃料电池低温启动特性研究

提出了一种冷却介质辅热的燃料电池系统低温自启动设计方案,并基于二维非稳态模型研究了单电池与电池堆在低温启动过程中温度的动态分布特性。研究结果表明,电池堆端板的热容效应与冷却液流速分布是影响电池堆温度分布的主要因素。降低燃料电池端板的热容及电堆的轻量化设计将有助于提高电池的低温启动能量效率与工作寿命。     

质子交换膜燃料电池技术在建筑中的应用分析

阐述了质子交换膜燃料电池和电池堆的基本工作原理和关键组件,提出了PEMFC技术应用于建筑物的热电联供的供能方式。对PEMFC供能的理论效率和实际效率、排放和噪声进行了讨论。实际应用证明,PEMFC热电联供方式具有能量转化效率高和废气排放量少等优点。     

Performance Degradation Prediction of Proton Exchange Membrane Fuel Cell Based on CEEMDAN-KPCA and DA-GRU Networks

In order to improve the performance degradation prediction accuracy of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), a fusion prediction method (CKDG) based on adaptive noise complete ensemble empirical mode decomposition (CEEMDAN), kernel principal component analysis (KPCA) and dual attention mechanism gated recurrent unit neural network (DA-GRU) was proposed. CEEMDAN and KPCA were used to extract the input feature data sequence, reduce the influence of random factors, and capture essential feature components to reduce the model complexity. The DA-GRU network helps to learn the feature mapping relationship of data in long time series and predict the changing trend of performance degradation data more accurately. The actual aging experimental data verify the performance of the CKDG method. The results show that under the steady-state condition of 20% training data prediction, the CKDA method can reduce the root mean square error (RMSE) by 52.7% and 34.6%, respectively, compared with the traditional LSTM and GRU neural networks. Compared with the simple DA-GRU network, RMSE is reduced by 15%, and the degree of over-fitting is reduced, which has higher accuracy. It also shows excellent prediction performance under the dynamic condition data set and has good universality.     

固体氧化物燃料电池与质子交换膜燃料电池联合系统的建模与仿真

建立一种新型的发电系统结构——固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)与质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)联合发电系统,在该联合系统中SOFC不但可产生电能,同时为PEMFC提供富氢的重整气产生额外电能,提高了燃料能量转换率,也节省了外置重整器的设备消耗。该文基于质量、能量平衡并耦合电化学知识建立了SOFC-PEMFC联合发电系统模型。详细讨论了系统参数(燃料利用率、空气与燃料流量比和燃料流量)对系统性能的影响。仿真结果表明,在本文设计工况下,SOFC-PEMFC联合发电系统的发电效率和系统能源综合利用效率分别为54％和723％,高于同一功率等级下的独立SOFC发电系统和重整器-PEMFC发电系统;另外,合理的空气与燃料流量比可以改善系统性能;SOFC燃料利用率为75％时,系统发电效率达到最大;燃料流量对系统发电效率基本没有影响。     

质子交换膜燃料电池容错控制方法综述

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)作为一种高效、环保的能量转换装置,具有广阔的工业应用前景.然而,多辅助系统和运行时涉及多物理场耦合现象的特征,使PEMFC易发生水管理、热管理、反应物饥饿等各类故障,且故障难以控制.为及时有效地消除故障并稳定输出性能、...     

面向控制的质子交换膜燃料电池机理建模及仿真

系统建模是控制系统设计的基础,建立了用于控制系统设计的质子交换膜燃料电池(PEMFC)集总参数动态模型。从质量守恒和能量守恒角度进行PEMFC机理建模。模型分为8个子模型,即风机动态模型、供应管腔动态模型、空气冷却和加湿器静态模型、阴极动态模型、回流管腔动态模型、阳极动态模型、质子交换膜中水传输模型以及电化学电压模型。通过Matlab/Simulink软件仿真分析,表明所建立的模型能模拟出PEM-FC内的压力、电压、温度以及能量的动态特性,为进一步的控制系统设计奠定了基础。