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面向电效率最优的燃料电池动力系统动态背压控制策略研究
| 论文题名： | 面向电效率最优的燃料电池动力系统动态背压控制策略研究 |
| 关键词： | 燃料电池汽车;燃料电池动力系统;动态背压控制;电效率优化;粒子群算法 |
| 摘要： | 随着燃料电池汽车行业的蓬勃发展，燃料电池动力系统作为燃料电池汽车的核心，面临着越来越多的挑战。其中如何提高燃料电池动力系统电效率更是急需解决的难题。本文将围绕燃料电池动力系统电效率优化和面向电效率最优的燃料电池动力系统动态背压控制展开研究，具体研究内容如下： 1.本文对燃料电池动力系统电效率评价指标、燃料电池电堆发电效率的影响因素以及燃料电池动力系统附属部件功耗进行了定性定量的分析，通过分析结果确立了本文的研究对象是对电堆发电效率影响因素最多、在系统附属部件功耗中占比最大的空气系统以及动力系统的核心部件燃料电池电堆。 2.本文根据空气压缩机性能测试实验数据和电堆输出性能测试实验数据结合二者的工作机理搭建了空气压缩机模型和电堆模型，通过仿真分析，空气压缩模型和电堆模型基本符合实际空气压缩机和实际电堆运行情况。在此基础上建立了燃料电池动力系统电效率模型，通过仿真得到燃料电池动力系统电效率与电堆腔体压力和空气流量的关系，并且从结果来看存在使系统电效率最优的电堆腔体压力值和空气流量值。 3.本文基于粒子群算法（Particle Swarm Optimization,PSO）优化了每个电流密度点下的燃料电池动力系统电效率，优化了动力系统工作的电堆腔体压力值和空气流量值，对比单一优化空气流量来使系统电效率最优的方法，系统效率平均提高了6.786%，电堆效率平均提高了7.671%；同时面向控制简化了建立的电效率模型，获取了控制对象的状态空间方程，并基于非线性状态空间方程设计了非线性控制器，通过仿真证明了控制器的有效性。 |
| 作者： | 田维 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 李凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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