氢燃料电池发电系统控制技术

本书围绕氢燃料电池发电系统控制相关理论，系统地介绍了空冷型和水冷型燃料电池发电系统的工作原理和运行特性，并分别探讨了适用于空冷型燃料电池发电系统和水冷型燃料电池发电系统的优化控制技术，为实现氢燃料电池发电系统高效稳定运行和大规模商业化应用奠定了理论基础。全书共7章，主要内容包括空冷型燃料电池发电系统测控实验平台设计方法、适用于空冷型燃料电池发电系统的经典控制方法、空冷型燃料电池发电优选净功率优化控制方法、水冷型燃料电池发电系统建模及硬件在环半实物平台设计方法、水冷型燃料电池发电系统很优过氧比优化控制方法、水冷型燃料电池发电系统过氧比估计方法和基于观测器的系统净功率优化控制方法。

目录
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 氢燃料电池发电系统控制技术发展现状 6
1.2.1 操作参数对氢燃料电池输出特性的影响 6
1.2.2 空冷型燃料电池发电系统控制技术 8
1.2.3 水冷型燃料电池发电系统控制技术 9
第2章 空冷型燃料电池发电系统 11
2.1 空冷型燃料电池工作原理 11
2.2 系统平台 12
2.3 控制系统 16
2.4 本章小结 25
第3章 空冷型燃料电池发电系统闭环控制技术 26
3.1 离散增量式PID控制技术 26
3.1.1 离散增量式PID控制器设计 26
3.1.2 实验结果与分析 28
3.2 模糊逻辑控制技术 30
3.2.1 模糊控制器设计 31
3.2.2 实验结果与分析 34
3.3 自适应模糊PID控制技术 36
3.3.1 自适应模糊PID控制器设计 36
3.3.2 自适应模糊推理过程 37
3.3.3 实验结果与分析 40
3.4 本章小结 42
第4章 空冷型燃料电池发电系统优化控制技术 43
4.1 输出特性分析 43
4.1.1 性能影响因素分析 43
4.1.2 净功率特性分析 47
4.2 净功率优化控制技术 49
4.2.1 基于优选净功率的空冷型燃料电池发电系统控制 49
4.2.2 滑模变结构控制方法 50
4.2.3 实验对比分析 53
4.3 基于在线辨识模型的空冷型燃料电池发电系统优化控制 57
4.3.1 空冷型燃料电池发电系统的动态线性化数据模型 57
4.3.2 基于偏格式动态线性化的MFAPC控制器设计 61
4.3.3 系统参数在线辨识 64
4.3.4 无模型自适应预测控制方法实验研究 65
4.4 本章小结 72
第5章 水冷型燃料电池发电系统建模 73
5.1 工作原理 73
5.2 系统建模 75
5.2.1 燃料电池发电系统仿真平台 75
5.2.2 燃料电池电堆模型 76
5.2.3 空气供应系统模型 78
5.2.4 氢气供应系统模型 84
5.2.5 冷却加湿系统模型 85
5.3 硬件在环半实物平台 86
5.4 模型验证 89
5.5 本章小结 90
第6章 水冷型燃料电池发电系统优化控制技术 91
6.1 过氧比特性分析 91
6.1.1 过氧比定义 91
6.1.2 暂态特性 92
6.1.3 稳态特性 93
6.2 过氧比闭环控制技术 95
6.2.1 基于自适应模糊PID控制的过氧比闭环控制 95
6.2.2 基于级联滑模控制的过氧比闭环控制 101
6.2.3 结果与分析 107
6.3 基于很优过氧比的水冷型PEMFC发电系统分层控制 108
6.3.1 很优过氧比分层控制器原理 108
6.3.2 基于离线+在线的很优过氧比寻优算法 109
6.3.3 超螺旋滑模控制器设计 110
6.3.4 闭环系统控制稳定性证明 113
6.3.5 过氧比分层控制方法验证 115
6.4 本章小结 119
第7章 含观测器的水冷型燃料电池发电系统控制技术 121
7.1 滑模观测器设计 121
7.1.1 混合多阶滑模观测器设计 121
7.1.2 混合多阶滑模观测器稳定性分析 125
7.1.3 结果分析 128
7.2 含滑模观测器的过氧比控制技术 133
7.2.1 燃料电池很优净功率特性分析 133
7.2.2 基于滑模观测器和拟连续高阶滑模反馈控制的净功率优化控制 136
7.2.3 半实物实验对比分析 139
7.3 本章小结 143
参考文献 145