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空冷型PEMFC阳极排气周期实验研究 被引量:6
1
作者 陈冬浩 卜庆元 +1 位作者 陈维荣 韩明 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期3-5,共3页
针对不同负载和阳极排气周期,对自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行实验。在实验过程中用单电池巡检系统监控各单体电池的电压,红外热像仪测量电堆表面的温度分布。在恒压输出模式下,随着阳极排气周期和负载的增大,单体电池的... 针对不同负载和阳极排气周期,对自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行实验。在实验过程中用单电池巡检系统监控各单体电池的电压,红外热像仪测量电堆表面的温度分布。在恒压输出模式下,随着阳极排气周期和负载的增大,单体电池的电压差逐渐扩大。当排气间隔为50 s(单体电池电压设定为0.6 V)时,平均电压最大偏差达0.2 V,出现该现象的原因是高负载输出时,如阳极排气不及时,更容易发生水淹。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 阳极排气周期 单体电池电压 表面温度
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空冷型质子交换膜燃料电池实验研究 被引量:4
2
作者 赵思臣 李龙 +2 位作者 王奔 韩明 贾俊波 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期65-67,87,共4页
对实验室自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)在不同工况时的稳定性、负载阶跃响应、单体电池电压分布以及表面温度分布开展了实验研究。实验结果表明:定期阳极排气可维持空冷型PEMFC长时间稳定运行;大负载条件下,单体电池电压分布... 对实验室自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)在不同工况时的稳定性、负载阶跃响应、单体电池电压分布以及表面温度分布开展了实验研究。实验结果表明:定期阳极排气可维持空冷型PEMFC长时间稳定运行;大负载条件下,单体电池电压分布均匀性降低,呈现两边高、中间低的现象;电池组温度分布与单体电池电压分布具有一致性。该工作对于空冷型PEMFC性能研究以及燃料电池系统效率提升具有一定的指导和参考价值。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 空冷型 输出特性 单体电池电压分布 表面温度分布
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磷酸铁锂电池组的均衡控制策略优化研究 被引量:15
3
作者 吕航 刘承志 +1 位作者 沈金锁 贾俊波 《电源学报》 CSCD 2015年第3期107-112,共6页
针对Buck-Boost电路在串联电池组均衡中出现的平衡速度慢、损耗高等问题,在功率开关和电感不变的情况下,提出了一种改进的均衡方案。以实验室的磷酸铁锂电池作为研究对象,进行了不同均衡方案的实验。从电池的实际模型角度出发,集合改进... 针对Buck-Boost电路在串联电池组均衡中出现的平衡速度慢、损耗高等问题,在功率开关和电感不变的情况下,提出了一种改进的均衡方案。以实验室的磷酸铁锂电池作为研究对象,进行了不同均衡方案的实验。从电池的实际模型角度出发,集合改进后的均衡电路控制,着重分析了改进方案在提高平衡速度和降低损耗方面的效果。仿真和实验结果表明,改进的均衡控制策略减少了电池组的均衡时间,降低了均衡过程中的损耗。 展开更多
关键词 磷酸铁锂电池 均衡控制 Buck-Boost电路 速度和损耗
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间歇供液在钒电池储能系统中应用的实验研究 被引量:1
4
作者 曹洪 王奔 +1 位作者 林纯宇 韩明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1322-1327,共6页
实验以脉冲驱动泵对单个全钒氧化还原电池(vanadium redox battery,VRB)进行间歇供液。通过改变供液占空比,得到不同工况下的VRB恒流充放电曲线,分析这些充放电曲线可知:1)不同占空比供液时电流效率保持不变;2)占空比1/3供液时,系统相... 实验以脉冲驱动泵对单个全钒氧化还原电池(vanadium redox battery,VRB)进行间歇供液。通过改变供液占空比,得到不同工况下的VRB恒流充放电曲线,分析这些充放电曲线可知:1)不同占空比供液时电流效率保持不变;2)占空比1/3供液时,系统相对泵损减少超过50%,电压效率和单电池能量效率分别只下降5.1个百分点和4.8个百分点。实验采用间歇供液方式使VRB系统泵损大大降低,同时保持了钒电池的基本性能。根据钒单电池实验结果,和相关资料中系统泵损约占VRB系统放电能量的9%,以此数据作为泵损标准,可推断出将间歇供液方式运用于钒电堆系统时,VRB系统预估输出效率。实验结果表明供液占空比2/3时,VRB系统输出效率最高,达到81.2%。 展开更多
关键词 储能系统 钒氧化还原电池 间歇供液 占空比 系统效率
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空冷型PEMFC电堆的单电池特性研究 被引量:2
5
作者 谭凯峰 陈维荣 +1 位作者 韩明 张雪霞 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期766-771,共6页
本文对实验室自制的自增湿空冷型PEMFC电堆进行了自适应特性研究,并分析了各单电池的性能以及各电池的电压分布情况.实验中设定操作条件为:阳极工作压力为2 bar,阴极风扇功率0.3 W,氢气室每隔10 s排水1 s.从实验结果可以看出,空冷型PEMF... 本文对实验室自制的自增湿空冷型PEMFC电堆进行了自适应特性研究,并分析了各单电池的性能以及各电池的电压分布情况.实验中设定操作条件为:阳极工作压力为2 bar,阴极风扇功率0.3 W,氢气室每隔10 s排水1 s.从实验结果可以看出,空冷型PEMFC的电压分布与负载电流的大小具有一定的联系,大电流负载下电池的电压分布会出现明显的不均匀现象,根据分析结果可以看出,电堆的单体电压波动率与负载电流之间存在近似的指数关系分布,且各单片电池间内阻的差异与大电流下过高的电堆温度都会造成电压分布不均匀的现象. 展开更多
关键词 空冷型PEMFC 电流密度-电压特征曲线 电压分布
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空冷型PEMFC阳极排气方法实验研究 被引量:4
6
作者 朱晓舟 陈民武 +2 位作者 刘湘东 赵航飞 韩明 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第1期118-122,共5页
针对固定周期排气和安时积分排气两种阳极排气方法,对自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行实验研究。在高负载情况下研究了不同目标安时积分值对电堆输出稳定性的影响,并确定了最佳目标安时积分值为100 As。在变负载情况下对两... 针对固定周期排气和安时积分排气两种阳极排气方法,对自制的空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行实验研究。在高负载情况下研究了不同目标安时积分值对电堆输出稳定性的影响,并确定了最佳目标安时积分值为100 As。在变负载情况下对两种排气方法的电堆输出性能和氢气消耗量进行了探究。相较于固定周期排气,安时积分排气在保证电堆良好输出性能的同时,大幅降低了氢气消耗达30%。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 阳极排气 安时积分 输出性能 氢气消耗量
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质子交换膜燃料电池寄生功率影响实验研究 被引量:1
7
作者 朱星光 陈唐龙 韩明 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期298-301,308,共5页
对自制的阴极开放式自增湿型质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统对外输出功率、平均工作温度及阴极风扇系统寄生功率影响开展了实验研究。实验结果表明:阴极风扇系统寄生功率与PEMFC系统对外输出功率之间存在紧密的关系。当阴极风扇系统寄... 对自制的阴极开放式自增湿型质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统对外输出功率、平均工作温度及阴极风扇系统寄生功率影响开展了实验研究。实验结果表明:阴极风扇系统寄生功率与PEMFC系统对外输出功率之间存在紧密的关系。当阴极风扇系统寄生功率逐渐增大,PEMFC系统的平均工作温度呈逐渐下降趋势,而输出性能则逐渐上升。PEMFC系统输出性能的极值点不等于其平均工作温度的极值点,二者之间并非呈现单纯的线性关系,且存在最佳工作温度。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 阴极风扇系统 对外输出功率 寄生功率 最佳工作温度
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基于模型估计的LiFePO_4电池EKF滤波算法SOC估计研究
8
作者 邓宫泰 马磊 +1 位作者 贾俊波 韩明 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1931-1935,共5页
常规LiFePO_4动力电池组SOC(state of charge)估计方法难以同时满足复杂工况下SOC预测的可靠性与初值不敏感性,为解决该问题,提出一种针对电池组工况特性下的扩展卡尔曼滤波算法。该算法基于电池组工况放电特性,提取其特征参数并进行模... 常规LiFePO_4动力电池组SOC(state of charge)估计方法难以同时满足复杂工况下SOC预测的可靠性与初值不敏感性,为解决该问题,提出一种针对电池组工况特性下的扩展卡尔曼滤波算法。该算法基于电池组工况放电特性,提取其特征参数并进行模式分类,根据在电池充放电时不同参数与区间,对卡尔曼滤波模型进行动态参数补偿,加快SOC向真值的收敛速度,并减少SOC估计误差,实现算法对SOC估计初值的不敏感性。最后使用美国机车工况测试UDDS标准模型,对实际采集的电池模型进行仿真实验,其结果验证了所提出的算法可行性和有效性。 展开更多
关键词 LiFePO4动力电池组 SOC 能量管理 扩展卡尔曼滤波 自适应卡尔曼滤波
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无外增湿质子交换膜燃料电池线性温度扫描实验 被引量:35
9
作者 赵思臣 王奔 +2 位作者 谢玉洪 韩明 贾俊波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第26期4528-4533,共6页
为分析温度对电池性能影响的主要原因,搭建采用半导体制冷片作为新型控温设备的模糊控制温度控制实验测试平台,对实验室自制的无外增湿阴极开放式质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)进行了线性温度扫描实验... 为分析温度对电池性能影响的主要原因,搭建采用半导体制冷片作为新型控温设备的模糊控制温度控制实验测试平台,对实验室自制的无外增湿阴极开放式质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)进行了线性温度扫描实验。通过跟踪电池随温度变化的输出特性,得到不同负载电压下电池最佳工作温度点。从PEMFC水热平衡管理的角度,着重分析了PEMFC分别在大/小负载情况下,温度对电池性能的影响的原因。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 无外增湿 线性温度扫描 最佳工作温度 负载电压 输出特性 PROTON EXCHANGE membrane fuel cell (PEMFC)
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深海动力磷酸铁锂电池组均衡方案设计优化 被引量:26
10
作者 吕航 刘承志 +2 位作者 尹栋 林鹏峰 贾俊波 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第19期232-238,共7页
为提高深海储能装置的长时间安全工作性能,提出了一套深海用的动力磷酸铁锂电池设备的智能电池管理系统(SBMS),重点分析了SBMS中的电池组均衡管理。针对常用基于电感的BuckBoost电路的均衡速度和效率分别提出了两种改进方案。引入模糊... 为提高深海储能装置的长时间安全工作性能,提出了一套深海用的动力磷酸铁锂电池设备的智能电池管理系统(SBMS),重点分析了SBMS中的电池组均衡管理。针对常用基于电感的BuckBoost电路的均衡速度和效率分别提出了两种改进方案。引入模糊控制技术,对实验室深海项目的磷酸铁锂电池组进行了恒流充放电实验,比较不同改进方案的均衡实验效果。将电池均衡的改进方案应用于某微型电动车电池组的实际工况中,验证了改进方案可提高电池组的可用容量。 展开更多
关键词 深海储能装置 磷酸铁锂电池 电池管理系统 均衡电路 模糊控制
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电动汽车磷酸铁锂电池组均衡电路设计 被引量:23
11
作者 吕航 刘承志 《电源学报》 CSCD 2016年第1期95-101,共7页
为了优化和提升电动汽车中的磷酸铁锂电池组均衡系统的性能,在应用广泛的Buck-Boost均衡电路基础上,提出了一种可减少开关数量、加快均衡速度和提高效率的拓扑结构。该均衡电路用开关电感模块替代电感,克服了Buck-Boost均衡电路仅能在... 为了优化和提升电动汽车中的磷酸铁锂电池组均衡系统的性能,在应用广泛的Buck-Boost均衡电路基础上,提出了一种可减少开关数量、加快均衡速度和提高效率的拓扑结构。该均衡电路用开关电感模块替代电感,克服了Buck-Boost均衡电路仅能在相邻电池间传递电荷的缺点,通过控制电感模块中的开关继电器,改变BuckBoost电路的均衡子电路,减少电荷转移步数。通过对比分析和实验验证可知,优化后的Buck-Boost均衡电路相较于原电路减少了开关数量,加快了27%的均衡速度和提高了均衡效率。 展开更多
关键词 磷酸铁锂电池组 Buck-Boost均衡电路 开关数量 均衡速度 均衡效率
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自增湿阴极开放式PEMFC的温度调控 被引量:3
12
作者 赵思臣 王奔 +2 位作者 贾秋红 韩明 谢玉洪 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期184-188,共5页
温度对自增湿阴极开放式质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能有着重要的影响.依据自制的常压自增湿型PEMFC及温度控制设备搭建测试平台,测试了燃料电池在不同工作温度下的输出特性曲线—伏安曲线和功率输出曲线.通过拟合得到了电极过程动... 温度对自增湿阴极开放式质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能有着重要的影响.依据自制的常压自增湿型PEMFC及温度控制设备搭建测试平台,测试了燃料电池在不同工作温度下的输出特性曲线—伏安曲线和功率输出曲线.通过拟合得到了电极过程动力学参数,分析了工作温度影响电池性能的主要原因. 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 自增湿 输出特性曲线 最佳工作温度 温度控制
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质子交换膜燃料电池的温度控制实验 被引量:3
13
作者 谢玉洪 黄彦全 赵思臣 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期9-11,共3页
针对自增湿阴极开放式质子交换膜燃料电池(PEMFC),提出采用半导体制冷片作为温度控制装置的方案。研究半导体制冷片的工作电压对于温度控制动态响应特性的影响,验证该控制方案的可行性。指出了燃料电池测试中采样频率设置的原则,提出采... 针对自增湿阴极开放式质子交换膜燃料电池(PEMFC),提出采用半导体制冷片作为温度控制装置的方案。研究半导体制冷片的工作电压对于温度控制动态响应特性的影响,验证该控制方案的可行性。指出了燃料电池测试中采样频率设置的原则,提出采用双输入双输出模糊控制器,结合脉宽调制技术和电压控制的控制方法,改善控制效果。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 半导体制冷片 动态响应 模糊控制器
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空冷型PEMFC的温度控制影响 被引量:2
14
作者 曹洪 王奔 +1 位作者 闵杰 韩明 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期244-247,共4页
对自制空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行变负载条件下有、无温度控制的工况对比。研究负载骤升过程中燃料电池表面温度分布情况,以及两组实验功率输出的差异性。温度控制能在燃料电池负载发生突变时,保持燃料电池表面温度良好的对... 对自制空冷型质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行变负载条件下有、无温度控制的工况对比。研究负载骤升过程中燃料电池表面温度分布情况,以及两组实验功率输出的差异性。温度控制能在燃料电池负载发生突变时,保持燃料电池表面温度良好的对称性和均匀性;无温度控制的燃料电池,抗负载扰动能力较弱,负载变化时的温度偏差最高达29.5%,但输出功率与有温度控制时仅相差0.6%。温度控制能维持燃料电池良好的工作环境,但不能明显提高燃料电池的输出功率。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 空冷型 温度分布 功率输出
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全钒液流电池脉动进液实验
15
作者 吴赟松 高仕斌 +2 位作者 高一方 林纯宇 韩明 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期78-80,86,共4页
采用合理的供液方式对提高全钒液流电池系统层面效率至关重要。基于实验室自制的全钒液流单电池及相关设备搭建测试平台,设计并进行了恒流充放电工作模式下的脉动供液实验。测试结果表明:与连续供液方式相比,采用脉动供液能够明显减少... 采用合理的供液方式对提高全钒液流电池系统层面效率至关重要。基于实验室自制的全钒液流单电池及相关设备搭建测试平台,设计并进行了恒流充放电工作模式下的脉动供液实验。测试结果表明:与连续供液方式相比,采用脉动供液能够明显减少泵的能耗(超过80%),且电池能量效率基本保持不变(仅下降5%)。该研究对于提高全钒液流电池系统层面的效率具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 全钒液流电池 脉动供液 系统效率
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PEMFC电池堆单体电池电压巡检系统开发与实验 被引量:9
16
作者 王慕之 赵思臣 +2 位作者 王奔 韩明 贾俊波 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期84-86,191,共4页
设计了基于差分运放和光耦开关的硬件采样模块,以及基于Lab VIEW的算法程序、数据采集及界面控制的软件处理模块的燃料电池单电池电压特性巡检系统。该系统精度高、抗干扰性强、测试电压路数多,而且能实现数据的实时采集、显示和保存,... 设计了基于差分运放和光耦开关的硬件采样模块,以及基于Lab VIEW的算法程序、数据采集及界面控制的软件处理模块的燃料电池单电池电压特性巡检系统。该系统精度高、抗干扰性强、测试电压路数多,而且能实现数据的实时采集、显示和保存,并对电压异常情况进行警示。本系统已成功应用于百瓦级阴极开放式燃料电池堆的测试,实验证明具有良好的测试精度与稳定性。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 单体电池电压巡检系统 差分放大 LabVIEW 燃料电池输出特性
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单体PEMFC电压分布与风扇流速功耗平衡分析 被引量:4
17
作者 朱星光 陈唐龙 韩明 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期306-309,共4页
基于自制的质子交换膜燃料电池(PEMFC)及相关设备,进行了空载和负载条件下的单体电池电压分布和不同风扇系统的流速与风扇系统功耗平衡分析。单体电池电压分布实验可检验电堆是否符合设计要求,定位性能欠佳的单体电池并进行改进和提高... 基于自制的质子交换膜燃料电池(PEMFC)及相关设备,进行了空载和负载条件下的单体电池电压分布和不同风扇系统的流速与风扇系统功耗平衡分析。单体电池电压分布实验可检验电堆是否符合设计要求,定位性能欠佳的单体电池并进行改进和提高。流过燃料电池阴极的空气流速和风扇系统功耗存在着一个平衡,更高的流速可改善热交换的程度,但要增加风扇系统的功耗。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 外部性能 单体电池电压分布 风扇系统
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基于无迹卡尔曼滤波的全钒液流电池状态估计 被引量:26
18
作者 刘湘东 刘承志 +4 位作者 杨梓杰 赵航飞 朱晓舟 高祖昌 韩明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期1769-1777,共9页
利用传统的安时积分法估计全钒液流电池(vanadium redox flow battery,VRB)的荷电状态(state of charge,SOC),常常会因为累积误差造成估计误差增大的问题。该文针对这一问题,以一阶RC等效电路模型为基础,采用无迹卡尔曼滤波(unscen... 利用传统的安时积分法估计全钒液流电池(vanadium redox flow battery,VRB)的荷电状态(state of charge,SOC),常常会因为累积误差造成估计误差增大的问题。该文针对这一问题,以一阶RC等效电路模型为基础,采用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法对安时积分法估计结果进行修正,提高SOC估计精度。此外,UKF算法同时可以在收敛后准确地实时估计电池模型中的内阻,而电池的内阻可以表征其健康状态(state of health,SOH),因此UKF算法可根据内阻的估计结果评价电池的SOH。在工况下对电池进行测试性充放电实验,实验结果表明,UKF算法可以快速完成电池SOC的精确估计,绝对误差小于2%,并能准确地估计出电池的内阻,为电池SOH的确定提供参考依据。 展开更多
关键词 全钒液流电池 无迹卡尔曼滤波 荷电状态 健康状态 电池模型
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质子交换膜燃料电池温度经验模型 被引量:3
19
作者 高一方 陈唐龙 +2 位作者 杨梓杰 吴赟松 韩明 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期55-57,64,共4页
针对目前燃料电池温度控制模型复杂、准确度不高、不利于实际控制策略研究等问题,建立了温度与电压、电流密度的经验模型。通过几种拟合建模方法的对比得出基于傅里叶拟合的经验模型最佳。然后选取不同阶数的傅里叶拟合模型进行仿真分析... 针对目前燃料电池温度控制模型复杂、准确度不高、不利于实际控制策略研究等问题,建立了温度与电压、电流密度的经验模型。通过几种拟合建模方法的对比得出基于傅里叶拟合的经验模型最佳。然后选取不同阶数的傅里叶拟合模型进行仿真分析,综合考虑控制精度与响应速度得出运用3次傅里叶拟合模型控制温度最佳。该模型为质子交换膜燃料电池实际温度的控制提供了一种思路,可为后续电池堆或大电池系统的温度控制提供理论指导。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 经验模型 拟合 温度控制
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基于Matlab/Simulink的PEMFC建模与非线性控制 被引量:1
20
作者 杨顺风 朱星光 徐翥 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1251-1254,1305,共5页
建立了质子交换膜燃料电池动态多输入多输出模型并基于反馈线性化方法设计了适用于该模型的非线性控制器。由于燃料电池阳极和阴极气体之间过大的压力差会引起质子交换膜严重损坏,所以需要设计一个相应的控制器以保证电池外接负载发生... 建立了质子交换膜燃料电池动态多输入多输出模型并基于反馈线性化方法设计了适用于该模型的非线性控制器。由于燃料电池阳极和阴极气体之间过大的压力差会引起质子交换膜严重损坏,所以需要设计一个相应的控制器以保证电池外接负载发生较大变化时两极气体压力差尽可能小,同时也能达到延长电池使用寿命的目标。在Matlab/Simulink软件环境下,将所建立的燃料电池动态模型、基于微分几何的非线性系统的反馈线性化方法和一般模型控制(GMC)理论结合进行仿真研究,结果表明该系统可以模拟燃料电池的瞬态响应性能并对质子交换膜形成有效的保护。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池 反馈线性化 一般模型控制 非线性控制 Matlab SIMULINK建模
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