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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 燃料电池简介2

1.2.1 燃料电池分类3

1.2.2 PEMFC工作原理5

1.3 PEMFC应用现状6

1.4 PEMFC系统建模与控制研究现状8

第2章 PEMFC特性12

2.1 极化特性12

2.1.1 开路电压12

2.1.2 活化极化13

2.1.3 欧姆极化15

2.1.4 浓差极化15

2.2 空冷型质子交换膜燃料电池运行特性分析16

2.2.1 阳极排气影响的机理分析16

2.2.2 瞬时短路影响的机理分析17

2.2.3 风速影响的机理分析21

第3章 PEMFC系统建模22

3.1 系统结构22

3.2 机理模型23

3.2.1 输出电压模型23

3.2.2 阴极流量模型26

3.2.3 阳极流量模型28

3.2.4 膜水合模型30

3.2.5 供应管道模型31

3.2.6 回流管道模型32

3.3 辅助系统模型32

3.3.1 空气压缩机模型32

3.3.2 冷却器模型33

3.3.3 增湿器模型34

3.4 辨识模型35

3.4.1 基于神经网络的PEMFC模型辨识35

3.4.2 基于MPSO的PEMFC模型参数辨识40

第4章 基于H∞次优控制方法的PEMFC系统控制52

4.1 基于PID的PEMFC最优温度控制方法52

4.1.1 最优工作温度52

4.1.2 基于最优工作温度的PID控制53

4.2 基于MPSO的PEMFC过氧保护H∞次优控制方法56

4.2.1 H∞混合灵敏度问题57

4.2.2 加权函数的设计问题59

4.2.3 结构奇异值分析60

4.2.4 PEMFC控制系统结构及模型线性化62

4.2.5 基于MPSO的H∞次优输出反馈控制器设计63

4.2.6 仿真与实验结果分析65

4.3 PEMFC压力系统的非线性H∞次优控制方法76

4.3.1 非线性系统的状态反馈精确线性化77

4.3.2 动态扩展算法79

4.3.3 PEMFC压力系统的状态反馈精确线性化80

4.3.4 非线性H∞次优输出反馈控制器设计85

第5章 燃料电池混合动力车辆90

5.1 燃料电池混合动力电动自行车90

5.1.1 系统拓扑结构91

5.1.2 混合动力系统仿真93

5.1.3 混合动力系统硬件设计97

5.1.4 样车测试107

5.2 燃料电池混合动力汽车108

5.2.1 燃料电池混合动力系统拓扑及建模108

5.2.2 多能量源控制策略115

第6章 燃料电池分布式并网发电系统130

6.1 系统结构130

6.2 系统运行模式及要求133

6.2.1 运行模式133

6.2.2 并网运行要求133

6.2.3 独立运行要求135

6.3 并网逆变器控制策略136

6.3.1 并网运行控制136

6.3.2 独立运行控制144

6.4 滤波器设计146

6.5 综合运行控制仿真测试146

6.5.1 并网运行147

6.5.2 孤岛运行150

6.5.3 运行模式切换153

参考文献159