基于最大净功率的PEMFC系统过氧比分层控制

摘要

水冷型质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)系统净输出功率与过氧比(oxygen excess ratio,OER)之间存在非线性、强耦合性的特点,因此,该文提出过氧比分层控制方法,用于PEMFC系统过氧比的寻优和控制。首先,基于离线+在线的过氧比寻优算法作为PEMFC最大净功率过氧比控制的上层控制,基于超螺旋滑模控制算法的反馈控制作为PEMFC最大净功率过氧比控制的下层控制,用以代替传统的PID反馈控制。利用李雅普诺夫函数,证明滑模控制作用下闭环系统的稳定性。搭建RT-LAB实时仿真平台,开展PEMFC系统实时仿真。结果表明,所提出的控制方法能够根据PEMFC系统净功率的实时变化而自动进行过氧比寻优控制,并在负载电流动态变化的情况下,满足净功率最大的性能指标要求,提高系统的运行效率。