2  PEMFC工作原理及特性 5

2。1  引言 5

2。2  PEMFC电池工作原理 5

2。3  PEMFC电堆主要部件 6

2。4  PEMFC电堆特性 7

2。5  本章小结 8

3  PEMFC动态建模及仿真 9

3。1  引言 9

3。2  PEMFC电压模型假设 9

3。3  PEMFC电压模型 10

3。3。1  能斯特电压 10

3。3。2  活化极化过电压 12

3。3。3  欧姆极化过电压 13

3。3。4  浓度极化过电压 14

3。4  PEMFC电压动态模型仿真分析 15

4  基于MRAC控制器的PEMFC输出电压控制 17

4。1  模型参考自适应控制 17

4。1。1  模型参考自适应控制原理 17

4。1。2  模型参考自适应控制器的基本设计方法 17

4。2  基于MRAC控制的PEMFC模型参考自适应控制 18

4。2。1  MIT自适应律 18

4。2。2  基于MIT律的可调增益MRAC 18

4。3  控制系统仿真与分析 21

4。4  本章小结 24

结  论 25

致  谢 26

参 考 文 献 27

1  绪论

1。1  引言

能源与环境是现代社会发展中亟待解决的两个关键问题。当今时代下，能源污染和环境污染随着时代科技的发展变得愈发严重起来，尽早地开发高效、低污染的新型能源技术已经成为世界各国的重要研究课题之一。质子交换膜燃料电池具有能量密度高并且环保的特点,在将来的市场应用中拥有良好的应用前景。为了能够实现PEFMC系统的长时间、高稳定、高效率运行,进行PEFMC系统动态模型仿真、控制方法的研究,将为PEMFC的实际应用打下良好的理论基础,具有很高的学术意义及实用价值。论文网

1。2  PEMFC的发展历史 

上世纪60年代，美国第一次将质子交换膜燃料电池技术应用于太空领域当中，PEMFC在太空中不但能向飞行器供电，还能通过化学反应得到在太空中极为宝贵的水资源，从而一举两得地解决了飞行器的供电和宇航员的饮水问题。自此该技术开始应用于太空研究之中。

上世纪80年代，PEMFC的研究取得了突破性的进展，电池的性能以及实用寿命都有了极大的提升。随着PEMFC优势的逐渐显露，美国通用汽车公司了解到了这一前沿技术，并与福特公司，克莱斯勒公司联合起来，一起展开了对PEMFC的研究，并且开始将该技术应用到燃料电池电动汽车上。通过研究人员不断地研究开发试验，以燃料电池为能源驱动的电动汽车顺利问世，并在2004年推向市场，逐步进入世人的眼帘。之后在2014年，日本丰田公司又推出一款以氢燃料电池为能源驱动的车型Mirai，此车型也是目前全世界第一部实现量产的氢燃料电动汽车。在船舶重工行业中，PEMFC技术同样也得到了充分的应用。德国的研究人员开始将质子交换膜燃料电池技术应用于潜水艇的研究事业中，研究表明质子交换膜燃料电池完全能供作为潜水艇的能源驱动，为潜水艇提供适合的电能。90年代中期，国内的科研人员也开始对质子交换膜燃料电池进行研究，从最基本的单电池的各种实验入手，不断探索盲点总结规律，并将之前的各国研究经验融合在一起，最后将多组电池实现串联，形成电堆。这一系列的研究最终成功运用在纯电动车上，推进了纯电动车在我国汽车行业里的发展[21]。由此可见，PEMFC技术在各个领域得到了多方面的发展和应用。