收藏本站
《武汉理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

质子交换膜燃料电池动态建模与控制研究

吴昆  
【摘要】:质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,简称PEMFC)是一种21世纪的绿色环保能源。工作温度是衡量其性能的重要指标之一,温度的升高有利于化学反应速率提高同时减少膜的欧姆极化,而温度过高又加速了膜中水的损失严重时引起膜收缩破裂。相反,过低温度又会引起电堆内传质受影响和电化学反应速率降低。因此合适的工作温度能够提高燃料电池性能。针对这一问题,本文对PEMFC建模和温度控制进行了研究,同时设计了相应的温度控制系统,主要研究内容如下: 主要介绍了质子交换膜燃料电池的机理模型和经验模型。机理模型主要依靠的是电化学、质量守恒、能量守恒等定律来建模,而经验模型则主要是依靠经验通过表现出来的伏—安曲线拟合出数学公式进行建模,并对电化学模型、电压动态模型、质量传递模型等数学模型进行比较,同时对影响单片燃料电池性能的因素进行了分析。 以单电池为研究对象,结合了传热、传质等热力学原理建立了PEMFC的参数模型,采用Simulink中的组件建立了相应的仿真模型,仿真和测试结果表明此参数模型是有效的,可进一步用于PEMFC控制方法的研究。 将神经网络和模糊控制技术相结合,提出了基于模糊对向传播神经网络的建模方法。将FCP神经网络应用于PEMFC温度控制系统的设计中,通过神经网络的学习能力来优化模糊逻辑的经验规则,从而实现对电堆温度的有效控制。在Matlab/Simulink平台对电堆温度控制系统的模型进行了仿真,结果表明该温度控制系统具有很好鲁棒性和良好的控制品质,能够满足参数时变的PEMFC电堆温度控制系统的要求。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM911.4

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 施保华;;模糊滑模控制的异步电动机直接转矩控制系统[J];电气自动化;2001年05期
2 侯明,吴金锋,衣宝廉,韩明;PEM燃料电池流场板[J];电源技术;2001年04期
3 莫志军,胡林会,朱新坚;燃料电池广义内阻的在线测量[J];电源技术;2005年02期
4 郭建伟,毛宗强,徐景明;采用交流阻抗法对质子交换膜燃料电池(PEMFC)电化学行为的研究[J];高等学校化学学报;2003年08期
5 马捷,张忠利,苏秋利,郝振良;质子交换膜燃料电池膜内水迁移和水管理[J];华北电力大学学报;2004年01期
6 陈启宏;舒芝锋;全书海;;燃料电池内阻在线测试系统研究[J];华中师范大学学报(自然科学版);2007年03期
7 王奉涛,马孝江,邹岩琨;智能故障诊断技术综述[J];机床与液压;2003年04期
8 丁刚强,罗志平,潘牧,杨绍军,汪圣龙;质子交换膜燃料电池组水管理研究[J];能源技术;2005年01期
9 陈国金,侯平智,胡以怀,吴立群;发动机故障特征量提取方法的研究[J];内燃机学报;2002年03期
10 陈全世,齐占宁;燃料电池电动汽车的技术难关和发展前景[J];汽车工程;2001年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 苗君明;基于神经网络的汽车发动机智能故障诊断研究[D];沈阳航空工业学院;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余丙荣;周明龙;李玲纯;;基于遗传算法的WANN的汽车发动机故障诊断分析[J];安徽工程大学学报;2011年01期
2 田丽;高来鑫;王静;王蒙;邓阅;;基于RS-ANN的汽车发动机故障诊断分析[J];安徽工程大学学报;2011年03期
3 覃有为;刘坤;肖金生;;车用质子交换膜燃料电池堆阴极进气系统模拟及优化[J];北京汽车;2007年03期
4 陶景超;李飞;倪红军;翟长生;孙宝德;;质子交换膜燃料电池用双极板材料及制备工艺的研究进展[J];材料导报;2005年03期
5 马小杰;方卫民;;质子交换膜燃料电池双极板研究进展[J];材料导报;2006年01期
6 李云松;任艳君;;智能诊断技术发展综述[J];四川兵工学报;2010年04期
7 马天才,孙泽昌;燃料电池发动机控制系统设计[J];车用发动机;2005年05期
8 童叶翔,刘鹏,沈培康,杨绮琴;质子交换膜和直接甲醇燃料电池进展[J];电池;2002年03期
9 丁刚强,罗志平,潘牧,杨绍军;质子交换膜燃料电池核心组件研究进展[J];电池工业;2004年06期
10 余意;周斌;潘牧;;PEMFC标准单电池流场结构的优化设计[J];电池工业;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 于树友;陈虹;张东波;郭洪艳;;PEM燃料电池空气供给系统氧匮乏的模型预测控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 汪强兵;奚正平;汤慧萍;王培;王建勇;杨保军;葛渊;;多孔材料在燃料电池中的应用[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
3 裴普成;张金辉;;质子交换膜燃料电池欧姆阻抗的测试[A];2006年APC联合学术年会论文集[C];2006年
4 石伟玉;衣宝廉;侯明;景粉宁;明平文;;阳极H_2S杂质气体对PEMFC性能影响的研究[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
5 杨萍;毕义明;刘卫东;;神经网络在导弹发射方式选择上的应用[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
6 闻竞竞;黄道;;故障诊断方法综述[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
7 田浩;;质子交换膜燃料电池动态等效电路模型现状与展望[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
8 石伟玉;衣宝廉;侯明;景粉宁;明平文;;阳极H_2S杂质气体对PEMFC性能影响的研究[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵雷刚;发动机台架试验过程实时监测与预警方法研究[D];武汉理工大学;2010年
2 全睿;车用燃料电池系统故障诊断与维护若干关键问题研究[D];武汉理工大学;2011年
3 刘应吉;车辆状态监测与故障诊断新方法研究[D];东北大学;2008年
4 马广君;镍氢动力电池正极极板制备工艺理论研究与装备开发[D];东北大学;2009年
5 李俭川;贝叶斯网络故障诊断与维修决策方法及应用研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 李磊;直接甲醇燃料电池聚合物电解质的研究[D];天津大学;2003年
7 钱华明;故障诊断与容错技术及其在组合导航系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 吴金锋;质子交换膜燃料电池电流密度分布的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
9 邓会宁;含有杂萘联苯的聚芳醚电解质膜研究[D];天津大学;2004年
10 杨仲年;耐候钢和Zn与Zn-Fe合金镀层的腐蚀电化学行为研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马晓伟;江西省技术创新效率评价及问题智能诊断研究[D];南昌大学;2010年
2 胡玲玲;基于贝叶斯网络的空气制动系统故障诊断的研究[D];北京交通大学;2011年
3 黄健;PEMFC输出性能影响因素的仿真研究[D];昆明理工大学;2010年
4 殷赟;以葡萄糖为原料的微生物燃料电池产电特性研究[D];浙江大学;2010年
5 吴瑾妤;基于pH调控的蓝藻水处理微生物燃料电池产电特性研究[D];江南大学;2010年
6 赵娟;基于底物类型的沉积型微生物燃料电池产电特性研究[D];江南大学;2010年
7 王秋勤;基于概率神经网络的发动机故障诊断研究[D];西南林业大学;2010年
8 张光明;基于Gabor变换和盲信号分离的信号降噪技术及应用[D];石家庄铁道学院;2010年
9 李维刚;煤矿绞车远程监测系统的研究与应用[D];西安工业大学;2011年
10 王玲;复杂装备故障智能诊断技术研究[D];沈阳师范大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李敏生,刘斌,刘浩;基于人工神经网络描述的编程[J];北京理工大学学报;1998年06期
2 张祖明;人工智能的前沿内容—专家系统的发展综述[J];北京印刷学院学报;1995年01期
3 吴春国,梁艳春,葛宏伟;基于RBF神经网络与遗传算法的Agent初始位置优化[J];吉林大学学报(信息科学版);2003年04期
4 马天才,孙泽昌;燃料电池发动机控制系统设计[J];车用发动机;2005年05期
5 桂长清,柳瑞华;密封铅酸蓄电池内阻分析[J];电池;2000年01期
6 田玉冬,朱新坚,曹广益;质子交换膜燃料电池的建模与控制[J];电池;2004年04期
7 李曦;曹广益;朱新坚;邵庆龙;;基于仿射热模型的质子交换膜燃料电池电堆的热管理控制[J];动力工程;2006年03期
8 李艳,邵曰祥,邵世煌,方建安;带有神经网络估计器的模糊直接转矩控制[J];电气传动;1997年01期
9 侯明,吴金锋,衣宝廉,韩明;PEM燃料电池流场板[J];电源技术;2001年04期
10 陈桂兰,温旭辉,孙晓;质子交换膜燃料电池控制系统的研究[J];电源技术;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王志鹏;基于信息融合技术的故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李俊松;基于神经网络的混合动力汽车故障诊断研究[D];武汉理工大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨遇春;燃料电池及其相关材料新进展(一)[J];稀有金属;1999年02期
2 沈春辉,唐浩林,潘牧,袁润章;燃料电池用非氟复合质子交换膜的研究进展[J];精细化工;2004年S1期
3 侯士法,高连勋;聚合物电解质燃料电池研究进展[J];承德石油高等专科学校学报;2002年03期
4 张金庆,房曙光;质子交换膜燃料电池技术的发展及应用[J];河南化工;2003年12期
5 卫东,朱新坚,曹广益;基于改进遗传算法的PEMFC电堆温度模型建模[J];化工学报;2005年03期
6 许业伟,袁文辉,关建郁,叶振华;燃料电池的进展[J];广东化工;2001年04期
7 王伟,蒋柏泉,陈敬军;质子交换膜燃料电池研究进展[J];江西化工;2004年01期
8 杜娟,廖世军;燃料电池技术及其国内外研究概况[J];广东化工;2004年04期
9 王艳辉,王树东,吴迪镛;PEMFC制氢技术现状[J];环境污染治理技术与设备;1999年01期
10 诚夫;汽车零污染技术发展动向[J];生态经济;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭健;蒋柏泉;黄庆荣;王敏炜;;稀有金属在质子交换膜燃料电池中的应用研究[A];第五届全国稀有金属学术会议专辑[C];2006年
2 陆天虹;;氢能时代和燃料电池[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
3 王衡东;叶寅;邱士龙;;辐射接枝膜在PEMFC中的应用[A];第6届辐射研究与辐射工艺学术年会论文集[C];2004年
4 何琨;吴德荣;马紫峰;;大型乙烯裂解炉与固体氧化物燃料电池的联合[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 于树友;陈虹;张东波;郭洪艳;;PEM燃料电池空气供给系统氧匮乏的模型预测控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 韩敏芳;彭苏萍;王立刚;;固体氧化物燃料电池制备方法评述[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
7 朱文菊;;燃料电池用石墨材料[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
8 董华;冯瑞香;艾新平;杨汉西;;一种直接硼氢化钾燃料电池[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
9 李碩仁;邱弘興;;燃料电池金属双极板现况与未来发展[A];智能制造技术研发及应用——第十三届海峡两岸机械工程技术交流会论文集[C];2010年
10 唐有根;卢凌彬;黄伯云;;高能金属铝燃料电池的研究[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 房琳琳;王诚:为燃料电池做“保湿”[N];科技日报;2006年
2 本报记者  邱登科;广东燃料电池步入爆发前夜[N];民营经济报;2006年
3 祝同华 秦伟;我国燃料电池研究驶入发展快车道[N];中国电子报;2003年
4 周征;上汽自主新能源车亮相[N];中国质量报;2008年
5 姜虹;燃料电池为绿色奥运提供清洁能源[N];中国化工报;2002年
6 郑惠荣;21世纪的能源燃料电池[N];中国建材报;2001年
7 ;燃料电池-未来的燃料[N];中国汽车报;2000年
8 刘四旦;燃料电池研发应立足四个重点[N];中国经济导报;2006年
9 本报记者 宋剑峰;燃料电池:21世纪的能源主流[N];中国高新技术产业导报;2002年
10 陈锐;日本燃料电池市场将急剧扩大[N];国际商报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 华周发;质子交换膜燃料电池动态响应研究[D];武汉理工大学;2010年
2 詹跃东;质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究[D];昆明理工大学;2010年
3 任远;质子交换膜燃料电池(PEMFC)的智能建模优化与控制研究[D];上海交通大学;2008年
4 李奇;质子交换膜燃料电池系统建模及其控制方法研究[D];西南交通大学;2011年
5 谢春刚;面向质子交换膜燃料电池能量系统的优化设计与性能分析[D];天津大学;2009年
6 段东红;直接硼氢化物燃料电池铜阳极电化学性能研究[D];太原理工大学;2010年
7 王广进;直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂及膜电极研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 王广进;直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂及膜电极研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 张洁婧;PEMFC电极微观结构模拟[D];天津大学;2012年
10 卫国爱;车用PEMFC空气供给系统建模及控制策略研究[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴昆;质子交换膜燃料电池动态建模与控制研究[D];武汉理工大学;2011年
2 杨顺风;PEMFC混合动力系统开发及燃料气体压强非线性控制研究[D];西南交通大学;2010年
3 孟艺飞;小型氢空燃料电池结构及操作条件优化的研究[D];汕头大学;2010年
4 刘玮琳;车用质子交换膜燃料电池瞬态响应特性研究[D];华南理工大学;2010年
5 王志丰;熔融碳酸盐燃料电池分布式发电的鲁棒H_∞控制[D];燕山大学;2010年
6 傅立运;质子交换膜燃料电池冷却流道的设计与模拟[D];武汉理工大学;2011年
7 杨曦;质子交换膜燃料电池产业化制约因素研究[D];武汉理工大学;2011年
8 燕希强;质子交换膜燃料电池双极板的研究[D];大连铁道学院;2001年
9 夏文;质子交换膜燃料电池动态模型与控制研究[D];南京理工大学;2010年
10 许志梅;质子交换膜燃料电池的温度控制与设计[D];南京理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026