质子交换膜燃料电池建模与动态仿真

对质子交换膜燃料电池（PEMFC）电堆进行电输出特性研究,有助于改善燃料电池的设计,提高其性能。运用MATLAB的Simulink仿真工具对PEMFC建立仿真模型,通过所建立的电堆参数模型,就能够研究主要运行参变量对电堆动态输出性能和电堆非线性内阻产生的影响。当电堆输出电流出现阶跃变化时,对电堆电压,输出功率,消耗功率,电堆效率,非线性内阻的动态响应,进行了仿真和结果分析。仿真结果符合文献[7]实验数据,表明此参数模型是可操作和有效的,并可方便地用于PEMFC控制方法研究。     

质子交换膜燃料电池风机控制技术研究

该文首先研究了质子交换膜燃料电池(PEMFC)风机的性能,分析了PEMFC的工作温度对其性能的影响,并给出了控制PEMFC风机的数学模型。然后,对高电压、大电流运算放大器OPA548进行了详细的介绍,设计了用OPA548控制PEMFC风机工作电压的硬件电路,最后,对使用OPA548时应注意的事项进行了讨论。     

MEMS微型质子交换膜燃料电池的阴极极板模型研究与优化设计

针对一种基于MEMS技术制造的H2/air自呼吸式微型质子交换膜燃料电池,建立了二维等温的阴极数学模型,计算了电池的平均电流密度及功率密度.由于阴极采用空气自呼吸式,阴极流场板结构的空占比就成为影响电池性能的重要因素.通过优化,确定空占比为0.7左右时,燃料电池的性能最佳.制作器件的测试结果表明采用该优化设计的燃料电池的峰值功率密度高达135 mW/cm2.     

质子交换膜燃料电池稳态模型及仿真

质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电装置具有高能效,低噪音,常温启动和环境友好等特点.文中将对PEMFC进行稳态建模,使模型能正确反映电堆的实际输出性能.PEMFC实验模型主要是通过实验方法,建立描述电池输出特性(输出电压与电流密度关系)的经验公式.为了提高模型的精度,以便模型能更好地反映真实的PEMFC电对性能,则需要对模型的参数进行优化.通过不同的Matlab优化函数对所建模型进行参数辨识,比较得出其中结果较好的对模型进行仿真,以验证模型的正确性.     

质子交换膜燃料电池自校正控制模型研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是2l世纪最有生命力的发电技术之一。该论文从PEMFC实际应用的角度出发，应用改进遗传算法、神经网络技术，建立了一个PEMFC自校正控制模型，并在仿真和实验中取得了比较满意的控制效果。     

质子交换膜燃料电池三维稳态数值模拟

燃料电池模型研究对于揭示电池内部各种传递现象、优化结构设计、改善电池性能具有重要的作用。利用质子交换膜燃料单池三维稳态、非等温模型,研究不同扩散层孔隙率对质子交换膜燃料电池性能的影响。模型考虑了质量、动量、能量、组分、电荷守恒方程和电化学反应动力学方程等影响因素。模拟结果表明高孔隙率能促进气体的扩散过程、降低气体浓度梯度、降低脊部效应、降低电流密度梯度,从而提高燃料电池性能。     

质子交换膜燃料电池监控仪的研制

本文主要介绍了质子交换膜燃料电池监控仪的研制方法,设计了一种非常实用温度测量电路,重点对风机驱动电路和以及通信电路等进行了详细讨论。     

质子交换膜燃料电池监控仪的研制

本文主要介绍了质子交换膜燃料电池监控仪的研制方法,设计了一种非常实用温度测量电路,重点对风机驱动电路和以及通信电路等进行了详细讨论.     

50kW质子交换膜燃料电池监控系统设计

针对50kW的大功率质子交换膜燃料电池电堆,设计一个嵌入式的控制方案,该方案采用结构化设计,分为主控器模块和功能子模块,各模块之间采用可靠的CAN总线协议来通讯,组成一个小型的分布式系统,同时开发了PC端的监控软件,具有良好的人机交互效果.采用此监控系统燃料电池示范电站目前已投入实际运行,实践表明该控制方案的合理性和优越性.     

质子交换膜燃料电池动态特性建模及仿真

在质子交换膜燃料电池优化设计的研究中,现有模型在描述电堆热量传递过程时普遍不符合传热学理论.为解决上述问题,依据流动换热平衡关系完善了冷却水消耗功率的理论模型,并依据热辐射理论得到了电堆辐射功率的计算方法,建立了燃料电池动态特性仿真模型.利用仿真模型,对负载电流对电池电压和电堆功率的影响进行了仿真,并明确了燃料电池温度带来的影响,仿真结果表明符合动态响应的实际情况,建立的仿真模型为建立基于燃料电池的混合动力系统优化奠定了基础.     

Design strategy for reducing manufacturing and assembly complexity of air-breathing Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC)

Conventional flat plate Proton Exchange Membrane fuel cell (PEMFC) designs have been under investigation for the last five decades with the majority of the research being conducted in fluid dynamics of the reactants, membrane chemistry, thermal characteristics, stacking, and electrical properties. By rigidly adhering to design characteristics and material choices (graphite flow plates and metal end plates), conventional fuel cell designs have become bulky, fastener intense designs that have a high degree of manufacturing and assembly complexity. The department of energy has recognized the need for economical and efficient manufacturing practices to further the market penetration and end user adoption of fuel cells. Therefore this paper analyzes air-breathing PEMFC's from the perspective of reducing manufacturing complexity, assembly complexity, and costs. Areas of complexity like the flow plates, end plates, sealing methods have been reassessed and this paper proposes alternatives to component functions, and the commonly employed materials along with an alternate assembly strategy. Prototypes built using the new design strategy achieved about 90% reduction in weight and number of components while enjoying an 80% reduction in costs. The new prototypes also possess a superior form factor, along with a 10-fold increase in power density as compared to conventional designs.     

基于改进型BP网络辨识的燃料电池建模

质子膜燃料电池（PEMFC）工作原理涉及热力学、电化学、流体力学、传质学等理论,形成一个非线性复杂系统,难以建立数学模型.因此,该文利用人工神经网络具有为非线性系统建模的较强的逼近能力以及自学习能力,采用了改进型反向传播网络（BP）方法,建立PEMFC电特性模型;利用150组试验数据作为训练样本,在氢气供给满足的条件下,以空气（或氧气）流速和电池工作温度为模型的输入量,电池的电压、电流密度为输出量,建立了在不同工作温度下的PEMFC电特性模型.表明该方法具有简单、可行、精度高等优点.通过对模型输出曲线仿真的结果分析,对PEMFC控制系统的设计和电池性能的优化提供了基本依据,具有实际意义.     

太阳能燃料电池联合发电系统的建模与控制

太阳能燃料电池联合发电系统主要由太阳能光伏阵、质子交换膜燃料电池（PEMFC）和电极组成。该联合系统具有非线性特性。通过分析建立了该系统各个组成部分的数学模型,采用PID控制器对系统进行控制。在MATLAB／SIMULINK环境下对整个控制系统进行仿真,测试系统在负载电流阶跃变化和各种天气条件快速变化下的动态响应性能。仿真结果表明,经过负载阶跃变化后,系统能在短时间内趋于稳定。系统超调在可接受的范围内。系统性能对于负载电流的阶跃变化响应是令人满意的,控制方案可以达到预期效果。     

燃料电池控制系统开发

首先介绍了燃料电池的原理和分类，质子交换膜燃料电池的主要特点和技术问题；并针对PEMFC电堆系统的复杂性，提出了PEMFC电堆系统结构．系统结构主要包括：燃料贮存与供给系统、空气供给系统、冷却水循环系统、功率测量系统、控制系统、报警系统和通讯系统。然后以定点DSP芯片TMS320F2812作为控制系统的核心，详细分析了质子交换膜燃料电池控制系统的硬件设计和软件设计；采用了合适的控制策略和控制算法，形成了实用化的燃料电池控制系统的雏形。     

质子交换膜燃料电池(PEMFC)检测系统的设计

简要介绍了燃料电池的特点和原理,对燃料电池系统和燃料电池测试系统的功能进行了分析,并做出了具体的燃料电池测试系统的实施方案.系统以研祥工控机为核心,外部加上数据采集卡和各种传感器,能够很好地完成对各种数据量的采集工作,应用燃料电池巡检仪能够完成对电池电压和电流的测量,实现了巡检仪器与PC机的串口通信.本系统具有极大的灵活性,除了对PEMFC进行检测外,还可以适应不同型号和不同类型的燃料电池检测.     

Maximum Power Point Tracking With Fractional Order High Pass Filter for Proton Exchange Membrane Fuel Cell

Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is widely recognized as a potentially renewable and green energy source based on hydrogen. Maximum power point tracking (MPPT) is one of the most important working conditions to be considered. In order to improve the performance such as convergence and robustness under disturbance and uncertainty, a fractional order high pass filter (FOHPF) is applied for the MPPT controller design based on the traditional extremum seeking control (ESC). The controller is designed with integerorder integrator (IO-I) and low pass filter (IO-LPF) together with fractional order high pass filter (FOHPF), by substituting the normal HPF in the original ESC system. With this FOHPF ESC, better convergence and smoother performance are achieved while maintaining the robust specifications. First, tracking stability is discussed under the commensurate-order condition. Then, simulation results are included to validate the proposed new FOHPF ESC scheme under disturbance. Finally, comparison results between FOHPF ESC and the traditional ESC method are also provided.