PEM燃料电池系统的非线性建模；实验验证的实用研究
系统与控制
2025-01-16 v1 系统与控制
摘要
本文提出一种用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的六阶非线性模型，作为一种面向控制的电化学模型。其验证是在一个具体的单电池PEMFC上完成的，其有效尺寸为5 cm×5 cm。该模型以非线性状态空间形式给出，包含6个状态变量。负载电流和直流电压分别被视为可测量的扰动和控制输入。此外，模型还包括燃料电池堆及其辅助组件。本文中，推导出非线性状态空间表示，通过对非线性方程进行排列并结合辅助组件模型来实现。该模型可成功用于设计非线性控制器和非线性观测器系统。分析的PEMFC系统包括空气压缩机电动机动态方程、空气和燃料供给子系统、理想空气加湿器以及燃料电池堆。 presented了一个在实验上验证的非线性模型，能够再现实验室PEMFC系统最典型的特征。该模型基于堆中的物理定律，包括系统气体动力学。本文的目标是提出一个完全解析的模型，其在燃料电池系统及其辅助组件上已完全验证。该方法可作为面向控制的通用建模指南。此外，它可成功地实现为动态子系统（如氢气子系统）作为整个非线性模型的一部分。
引用
@article{arxiv.2501.08420,
title = {Nonlinear Modeling of a PEM Fuel Cell System; a Practical Study with Experimental Validation},
author = {Seyed Mehdi Rakhtala and Roja Eini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.08420},
year = {2025}
}
备注
1272-1296