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质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)具有功率密度高、工作温度低、发电效率高和无污染等显著特点,受到了世界各国的广泛关注。本文主要针对质子交换膜燃料电池供气系统对质子交换膜燃料电池性能和输出功率的影响及对现有常用的控制算法应用到供气系统控制中存在的问题进行了研究,通过分析提出了改善供气系统的控制策略和优化算法,并取得了好的控制效果。本文主要对质子交换膜燃料电池气体供给系统进行了研究与设计,具体内容如下:1)在调研了质子交换膜燃料电池气体供给系统国内外研究现状的基础上,本文提出影响燃料电池输出特性的重要问题——燃料电池气体供应的控制问题。2)根据系统的总体设计方案,在Matlab/Simulink环境搭建气体供给系统的气体动态模型和燃料电池输出电压模型,分析了气体流量、压力的变化对燃料电池输出特性的影响。3)在气体供给系统气体动态模型仿真分析结果的前提下,提出了对阴极气体流量控制的两种算法:模糊PID控制算法和自适应广义预测控制算法。通过对这两种控制算法在燃料电池负载变化时气体动态响应的快慢比较分析,最终本文采用自适应广义预测控制算法。4)结合质子交换膜燃料电池气体供给系统的总体设计方案,对系统的软硬件进行设计。其中硬件设计包括CPU的选型、空气压缩机的选型、气体流量计的选型、电子节气门的选型、传感器的选型、CAN通信及接口电路的设计、电源模块的设计、空压机和电子节气门驱动电路的设计、D/A模块的电路设计,软件设计包括ADC采样的软件设计、CAN通信软件设计、基于LabVIEW软件的上位机界面设计、基于LabVIEW电子节气门和空气压缩机软件设计。5)完成质子交换膜燃料电池气体供给系统设计之后,搭建了气体供给系统的测试平台;对流量计和电子节气门进行标定;现场测试了PEMFC气体供给系统在电池堆负载变化时,气体的流量和压力的变化对电池堆输出特性的影响,并结合实验数据分析产生影响的原因。