基于模糊模型的质子交换膜燃料电池故障诊断

摘要

由于质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换率高、清洁无污染，特别是可以在常温下启动，适用于汽车等移动设备供电的众多优点，所以对质子交换膜燃料电池进行了大量的研究，并且在很多方面都有了很大的进展，例如提高能量转换效率，以及外围电压、电流或功率控制器的设计。但是仍有许多问题尚未解决，特别是故障诊断问题，而保持电池系统安全无故障的运行对于整个发电系统的性能是至关重要的。 本文就是针对PEMFC的两种典型故障——电极水淹和质子交换膜脱水进行研究，提出了一种适于在线实时故障诊断的方法。 PEMFC发电系统在运行时经常出现的故障有质子交换膜脱水和电极水淹，这两种故障都会使电池电压下降，但仅从电压下降是无法有效判断故障的。本文采用一般工业上的故障诊断方法——首先建立对象模型，然后根据模型的输出诊断故障来对PEMFC发电系统进行故障诊断的研究。本文利用模糊逻辑对PEMFC进行建模，并用蚁群优化算法对模糊模型的参数进行优化。最终通过设定模型输出的阈值和模型输出变化率的阈值得出诊断和判别两种故障的一般方法。