摘要：针对车网系统存在的低频振荡现象,提出一种结合虚拟磁链和滑模观测器的反馈线性化虚拟惯量控制策略,在减少传感器数量的同时,提高系统的鲁棒性。首先,该文分析现有积分器的缺点,提出改进的虚拟磁链观测器,在消除直流偏置影响的同时可以进行滤波;然后,阐述所提控制策略的推导过程,包括反馈线性化控制、滑模观测器、虚拟惯量控制以及虚拟磁链观测器的设计;最后,在Simulink和硬件在环仿真平台中建立车网系统仿真模型,将该文所提控制方式与传统dq控制以及基于滑模观测器的反馈线性化虚拟惯量控制方式进行对比。仿真和实验结果表明,所提控制策略具有更好的静态和动态特性,能有效地抑制低频振荡的发生。

摘要：为在不影响燃料电池发电系统正常运行的前提下快速分析电堆内部复杂反应过程,获取精确的输出特性等效电路模型,提出一种基于离散区间二进制序列(discreteinterval binarysequence,DIBS)脉冲信号的燃料电池电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)在线测量及故障诊断方法。该方法在不增加信号时域幅值的基础上尽可能多地将能量集中到指定的频率点上。该文设计并搭建EIS测量平台,实验确定激励信号频率范围为0.2~80Hz,并对电堆10~60W不同负载功率下的阻抗谱进行测试,验证所提出的DIBS脉冲激励用于燃料电池EIS测量的有效性。提出R(RQ)(RQ)(RQ)三阶等效电路模型,并采用Nelder-Mead参数辨识方法,得到总体误差较小的EIS拟合曲线。在此基础上针对膜干和水淹故障,利用PSO-SVM分类方法对电堆故障进行诊断。研究结果表明:提出故障诊断方法准确率高达97.14%,能准确判断出所使用的燃料电池所处故障类型。

摘要：质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)电堆由多个单电池串联叠加而成,材料、工艺和流场分布等因素可能引起单电池性能衰减,电堆运行寿命取决于电压最低的单体电池,电堆中单体电池电压均衡性是影响燃料电池寿命的重要因素.为了解决现有单体电压均衡性评价方法不能全面准确地反映燃料电池电压一致性的问题,探究电堆电流、流场分布和空间位置对单体电压波动率的影响,以14.4 k W PEMFC电堆测试平台为基础进行了单体电压均衡性实验研究.实验分别测试稳态时电堆电流以10 A为步长、从10 A加载到180 A和暂态时从47 A动态加载到112 A的单体电压波动率,加载策略采用恒频恒幅加载控制策略,负载加载的时间间隔为20 ms,电流加载幅值为2 A.首先,运用统计学"掐头去尾"的原则处理电堆稳态电流从10 A加载到180 A的数据,剔除端部单电池前(后)单体电压波动率与电流,分别得到Fourier 3项式和Gaussian2项式函数关系.然后,针对单体电压波动率无法分析电堆电压幅差和故障的缺点,提出将单体电压波动幅值、异众比率、最小距和电压平均差相结合的改进电压均衡性评价方法.该方法以单体电压波动幅值推断电堆电压波动范围,并通过异众比率判断较大电压偏差电池占所有单电池数目的比例,使用最小距表示电压最低的单体电池偏移电堆平均电压的程度,利用电压平均差评价电堆整体波动大小.最后,以电堆从47 A动态加载到112 A时的75片单体电压分布为算例,对传统单体电压波动率与改进的电压均衡性评价方法做对比实验.研究结果表明:虽然传统的单体电压均衡性评价方法测得的波动率为0.77,但很难从电压波动率上反映出电堆各单体电池电压波动程度;改进的电压均衡性评价方法可从电堆单体电压波动幅值、异众比率、最小距和电压平均差多方面综合评价电压的均衡性,其对比实验值分别为40.00、0.04、14.33 m V和2.60 m V,电堆电压幅差较大;电压波动较大的单电池的数量很少,电压最低的单体电池偏移电堆平均电压的程度较小,电堆电压整体波动较小,电堆整体均衡性较好.

摘要：质子交换膜燃料电池(PEMFC)在启动时各单片电池将出现高电压,而高电压会加速催化剂碳载体的腐蚀,进而影响电堆的性能。为了降低燃料电池启动时形成的高电压和缩短高电压维持的时间,本文通过实验研究对比分析了常规启动、联合最低单片电压启动和减小氢气进气压力启动3种不同启动方式对PEMFC的影响,提出了一种新的PEMFC启动策略。该策略是减小电堆启动时氢气进气压力,当电堆最小单片电压值大于0.3V后立即切入10?启动负载。结果表明,该策略不仅可以明显降低电堆启动时最大单片电压值,还缩短了高电压维持的时间,有利于提高电堆耐久性,是一种十分有效的PEMFC启动控制策略。