固體氧化物燃料電池建模與控制研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，人類對能源的需求也在快速增長。煤、石油等資源的過度利用造成了許多環(huán)境問題，如廢水、廢氣污染和生態(tài)環(huán)境破壞等。利用傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電是先將燃料的化學能轉(zhuǎn)換成熱能，再將熱能轉(zhuǎn)換成機械能最終向外提供電能。受卡諾循環(huán)的限制，其效率較低，在機端所獲得的效率只有33％～35%。固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點，受到了各國政府和科技人員的廣泛重視。SOF

2、C安全、穩(wěn)定的運行需要設(shè)計有效的控制系統(tǒng)，而進行控制系統(tǒng)設(shè)計需要對SOFC電池堆的動態(tài)特性進行充分了解，本文圍繞這一問題進行了一系列研究，主要內(nèi)容如下：
　　 (1)針對SOFC電池堆模型的特點，利用理想氣體狀態(tài)方程、質(zhì)量守恒方程和非穩(wěn)定流動能量方程等基本方程，建立了固體氧化物燃料電池輸出電壓及溫度的動態(tài)模型，仿真分析了負荷電流擾動、燃料流量擾動和空氣流量擾動對輸出電壓及溫度的影響。
　　 (2)在分析了傳統(tǒng)多目標傳算法

3、性能的基礎(chǔ)上，提出了一種新的改進型多目標遺傳算法并用一個復(fù)雜的測試函數(shù)驗證了所提算法的有效性。
　　 (3)設(shè)計了SOFC電池堆定溫條件下輸出電壓的PI控制系統(tǒng)，提出了采用改進的多目標遺傳算法對其PI控制器參數(shù)進行整定方法，給出了整定步驟。針對SOFC電池堆電壓及溫度的雙輸入雙輸出模型設(shè)計了相應(yīng)的控制系統(tǒng)，并對該多變量系統(tǒng)的PI控制器參數(shù)進行多目標優(yōu)化整定。通過仿真實驗，研究結(jié)果表明：采用本文的方法能夠?qū)OFC電池堆輸出電壓及