發(fā)布時(shí)間：2024-04-24 00:33

　　為解決日益增長的能源需求與環(huán)境污染、全球變暖、資源匱乏之間的矛盾,研究人員逐漸將目光轉(zhuǎn)向可再生清潔能源尤其是氫能的開發(fā)與利用。質(zhì)子交換膜燃料電池是一種在常溫下不通過燃燒即可將氫能轉(zhuǎn)化為電能且無污染物生成的裝置,相比傳統(tǒng)儲(chǔ)能與發(fā)電裝置具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率與能量密度。由于燃料電池具有強(qiáng)烈非線性與多狀態(tài)量的強(qiáng)耦合性,在負(fù)載大范圍波動(dòng)時(shí)輸出變化較為緩慢,燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行控制與優(yōu)化已成為現(xiàn)階段新能源技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文針對(duì)大功率水冷燃料電池多目標(biāo)多參數(shù)快速反應(yīng)的控制要求,提出了具有較快調(diào)節(jié)速度的系統(tǒng)運(yùn)行控制策略。本文首先采取機(jī)理與經(jīng)驗(yàn)建模相結(jié)合的方式,在一維方向上建立了燃料電池系統(tǒng)的等溫兩相模型及輔助系統(tǒng)模型。該模型可模擬氫氣、氮?dú)�、氧氣、水蒸氣等混合氣體在陰極、陽極及管路中的傳輸、反應(yīng)、循環(huán)過程,水蒸氣的跨膜滲透和相變過程與電堆靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能。其次基于上述模型,本文分別提出了基于卡爾曼濾波器的線性最優(yōu)控制與基于線性拓展觀測(cè)器的二階滑模超螺旋非線性控制兩種控制算法,通過Matlab/Simulink仿真驗(yàn)證了兩種算法各具優(yōu)越性,并與傳統(tǒng)PID控制相比調(diào)節(jié)時(shí)間縮短約30%。最后本文以S...

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２」電池單體結(jié)構(gòu)示意圖??氫氣在陽極催化劑層失去電子分解為兩個(gè)質(zhì)子，其化學(xué)表達(dá)式為：??

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文?第２章質(zhì)子膜燃料電池系統(tǒng)建模??第２章質(zhì)子膜燃料電池系統(tǒng)建模??２．１系統(tǒng)概述??大型水冷燃料電池系統(tǒng)由燃料電池電堆和輔助配套設(shè)施兩部分構(gòu)成，輔助設(shè)??備按功能性劃分，主要包括氫氣供給、空氣供給、濕度管理與溫度管理四個(gè)子系??統(tǒng)，管理反應(yīng)物氣體并去除水熱副產(chǎn)....

圖２．２典型燃料電池伏安特性曲線??

??燃料電池單體電池電壓為ＩＶ左右，性能主要取決于電堆反應(yīng)溫度、反應(yīng)氣??體壓力、反應(yīng)氣體化學(xué)計(jì)量比和反應(yīng)氣體相對(duì)濕度。使用過程中隨負(fù)載電流上升，??電池會(huì)產(chǎn)生性能衰減，形成原因是電池內(nèi)部極化反應(yīng)加劇不可逆損失增加直??接表現(xiàn)為燃料電池伏安特性曲線呈曲線下降。典型的燃料電池伏安特....

圖２．４燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖??１１??

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文?第２章質(zhì)子膜燃料電池系統(tǒng)建模??通過散熱器風(fēng)扇與空氣產(chǎn)生強(qiáng)制對(duì)流，與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換，冷卻后再次進(jìn)入??電堆進(jìn)行循環(huán)。冷卻劑采用去離子水，防止冷卻水流道中的離子導(dǎo)電引起電堆電??化學(xué)反應(yīng)速率下降。??２．１．３系統(tǒng)設(shè)計(jì)與儀表選型??根據(jù)混合動(dòng)力系統(tǒng)功率需求....

圖２．５?ＶＨＳ－２型供氫模塊??

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文?第２章質(zhì)子膜燃料電池系統(tǒng)建模??２．１．３．１氫氣供給系統(tǒng)??根據(jù)巴拉德Ｖ４．２技術(shù)手冊(cè)，電堆允許的最大工作壓力為３．５ｂａｒ。氫氣供給??系統(tǒng)中氫氣由高壓氫罐提供，經(jīng)減壓模塊中的兩級(jí)減壓閥降壓至２ｂａｒ，并通過??ＶＨＳ－２型供氫模塊中的電磁閥、比例閥、壓....

本文編號(hào)：3962970