基于状态量估计的燃料电池阴极系统控制

摘要

质子交换膜燃料电池的负载增加时,其空气进气流量若不及时增加,输出电压会由于氧气匮乏而降低.针对上述可能出现的氧匮乏问题,采用基于状态量估计的准无限时域模型预测控制方法,首先根据燃料电池的电堆温度、电压等可测量量,计算出阴极中氧气质量等状态量.接着把这些状态量作为控制器输入量,以燃料电池系统的状态方程为预测模型.最后通过求解二次规划问题进而获得所需要的压缩机转速,改变进气歧管的氧气质量流量.将所采用的准无限时域模型预测控制方法与PI调节法进行对比分析.结果显示,所采用的控制方法可以使燃料电池的过氧比保持在期望值附近,并且在动态特性和静态特性方面均优于PI调节.