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燃料電池系統建模及控制技術 版權信息
- ISBN：9787111770428
- 條形碼：9787111770428 ; 978-7-111-77042-8
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
燃料電池系統建模及控制技術 本書特色
以專業視角，解析燃料電池系統建模與控制，開啟綠色能源新征程
1.內容全面：涵蓋不同類型燃料電池工作特性，重點聚焦質子交換膜燃料電池（PEMFC），從性能優勢、應用前景，到物理結構與運行機理，進行全方位介紹。
2.技術深入：基于電化學、流體力學、熱力學建立 PEMFC 電堆多物理域模型，并做參數敏感性分析；構建含多種輔助外圍設備的系統模型，設計多輸入/多輸出控制方法。
3.健康管理研究：在PEMFC老化預測、故障診斷以及容錯控制等健康管理方面開展深入研究，明晰老化與故障機理，提出高精度預測方法與故障診斷方案。
4.應用導向明確：以車/航空用PEMFC混合動力系統能量管理為背景，制定執行不同能量管理策略，對系統輸出特性和運行差異進行對比。
5.受眾針對性強：精準面向研究PEMFC單體、電堆、系統、應用等方面的工程技術人員，極具參考價值。
燃料電池系統建模及控制技術 內容簡介
隨著人類環保意識的增強，燃料電池這一新型綠色發電裝置受到了越來越廣泛的關注。本書介紹了不同類型燃料電池的工作特性，闡述了質子交換膜燃料電池（PEMFC）的性能優勢與應用前景；分析了PEMFC的物理結構與“氣-水-熱-電”運行機理；建立了以電化學、流體力學、熱力學為基礎的PEMFC電堆多物理域模型，對模型進行了參數敏感性分析；構建了包含空氣供應、氫氣供應、水熱管理、電能變換等輔助外圍設備的PEMFC系統模型，設計了系統多輸入/多輸出控制方法，對PEMFC的不同系統進行管理控制并進行了相關試驗驗證；開展了PEMFC老化預測、故障診斷以及容錯控制等健康管理方面的研究，明晰了老化與故障機理并提取相關影響因子，提出了高精度的老化預測方法，完成了故障類型的在線識別及診斷，針對不同的健康狀態進行容錯控制，基于系統臺架對健康性能進行測試評估；以車/航空用PEMFC混合動力系統的能量管理為背景，以系統運行安全、壽命提升、效率優化、能耗*小等為研究對象，制定并執行了不同類型的能量管理策略，并對比了不同策略下的系統輸出特性和運行差異。 本書可供研究PEMFC單體、電堆、系統、應用等方面的有關工程技術人員學習參考。
燃料電池系統建模及控制技術燃料電池系統建模及控制技術 前言
氫能作為21世紀*具潛力的清潔能源，是支撐我國能源系統結構向綠色低碳轉型的關鍵二次能源之一，具有巨大的市場應用潛力。在氫能產業全面布局的背景下，燃料電池相關技術的研究和應用也迎來了快速發展的新時期，其作為一種綠色低碳、運行平穩、工作高效的新型發電系統，是未來交通電氣化發展的重要推動力。而在眾多種類的燃料電池中，質子交換膜燃料電池（PEMFC）憑借其啟動速度快、運行溫度低、功率密度高等優勢，在交通運載以及移動式發電等領域具有良好的持續發展空間和廣闊的應用前景。
本書共分7章，是在總結作者及團隊多年研究成果的基礎上，經過進一步理論化、系統化、規范化、實用化后編寫的。全書以PEMFC為研究對象，分別針對結構性質、工作原理、系統建模、系統控制、健康管理、混合動力系統能量管理等方面的研究工作進行了總結。
燃料電池系統建模及控制技術 目錄
前?言
第 1 章 燃料電池技術基礎1
1.1 燃料電池技術概述1
1.2 燃料電池分類2
1.2.1 質子交換膜燃料電池2
1.2.2 堿性燃料電池3
1.2.3 磷酸燃料電池5
1.2.4 熔融碳酸鹽燃料電池5
1.2.5 固體氧化物燃料電池7
1.2.6 燃料電池比較總結8
1.3 燃料電池應用現狀9
第 2 章 燃料電池結構與性質12
2.1 質子交換膜燃料電池物理結構12
2.1.1 端板13
2.1.2 雙極板14
2.1.3 陰陽極流道15
2.1.4 催化層16
2.1.5 質子交換膜17
2.1.6 氣體擴散層17
2.1.7 膜電極結構及功能18
2.2 質子交換膜燃料電池工作原理18
2.2.1 燃料電池熱力學18
2.2.2 燃料電池電化學24
2.2.3 燃料電池電荷傳輸27
2.2.4 燃料電池質量傳輸31
2.2.5 燃料電池熱傳輸34
第 3 章 質子交換膜燃料電池堆建模38
3.1 電堆建模常用方法概述38
3.1.1 機理模型38
3.1.2 半經驗模型41
3.1.3 經驗模型41
3.1.4 數據驅動模型42
3.2 多物理域建模43
3.2.1 電化學模型43
3.2.2 流體力學模型46
3.2.3 熱力學模型54
3.3 燃料電池堆仿真實例69
3.3.1 電堆集總模型構建69
3.3.2 參數敏感性分析73
第 4 章 質子交換膜燃料電池系統建模78
4.1 質子交換膜燃料電池系統模型分類78
4.2 質子交換膜燃料電池系統建模80
4.2.1 電堆建模80
4.2.2 空氣供應系統建模80
4.2.3 氫氣供應系統建模89
4.2.4 熱管理系統建模95
4.2.5 電能變換系統建模101
4.3 燃料電池系統仿真實例103
第 5 章 質子交換膜燃料電池系統控制107
5.1 燃料電池系統控制方法107
5.1.1 PID控制108
5.1.2 模型預測控制109
5.1.3 模糊控制109
5.1.4 神經網絡控制109
5.2 燃料電池空氣供應系統控制109
5.2.1 空氣供氣參數解耦設計109
5.2.2 基于帶參數優化算法的分數階PID控制114
5.3 燃料電池的氫氣供應系統控制119
5.4 燃料電池的水管理控制121
5.4.1 燃料電池堆的濕度控制模型122
5.4.2 控制系統的網絡結構124
5.4.3 控制系統的模糊邏輯設計124
5.4.4 控制系統的學習算法126
5.5 燃料電池的熱管理控制127
5.5.1 基于增量式PID的控制方法設計及試驗分析128
5.5.2 基于二階ADRC的控制方法設計及試驗分析130
5.5.3 基于改進ADRC的控制方法設計及試驗分析135
5.5.4 熱管理控制算法結果對比分析138
5.6 燃料電池的變換器控制140
5.6.1 兩相交錯并聯Boost變換器控制140
5.6.2 四相交錯并聯Boost變換器控制155
第 6 章 燃料電池系統健康管理182
6.1 燃料電池系統健康管理框架182
6.2 燃料電池老化預測183
6.2.1 燃料電池老化機理183
6.2.2 燃料電池老化模型188
6.2.3 燃料電池老化預測方法189
6.2.4 燃料電池老化預測實例197
6.3 燃料電池系統故障診斷217
6.3.1 燃料電池系統故障分類217
6.3.2 燃料電池系統故障診斷方法224
6.4 燃料電池系統容錯控制254
6.4.1 自抗擾控制254
6.4.2 容錯控制方案及參數選擇260
6.4.3 控制重構261
6.5 燃料電池系統臺架及測試265
6.5.1 燃料電池系統測試平臺基本架構265
6.5.2 燃料電池堆耐久性測試266
第 7 章 燃料電池混合動力系統能量管理273
7.1 燃料電池混合動力系統能量管理策略概述273
7.2 燃料電池混合動力系統總成拓撲276
7.2.1 燃料電池混合單儲能裝置276
7.2.2 燃料電池混合多儲能裝置277
7.3 能量管理策略介紹281
7.3.1 有限狀態機能量管理策略283
7.3.2 模糊邏輯控制能量管理策略284
7.3.3 動態規劃能量管理策略286
7.3.4 等效氫耗*小能量管理策略287
7.3.5 極小值原理能量管理策略290
7.3.6 機器學習策略291
7.4 實時仿真系統測試293
7.4.1 dSPACE293
7.4.2 RT-LAB296
7.4.3 快速控制原型及硬件在環仿真298
7.5 車用燃料電池系統能量管理模型301
7.5.1 汽車系統模型搭建301
7.5.2 車用駕駛測試工況304
7.5.3 能量管理策略對比分析306
7.6 航空燃料電池系統能量管理模型310
7.6.1 飛機系統模型搭建310
7.6.2 飛行測試工況313
7.6.3 能量管理策略對比分析316
參考文獻 362
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燃料電池系統建模及控制技術 作者簡介
馬睿，西北工業大學自動化學院副教授、院長助理，陜西省高層次人才、IEEE高級會員、工業電子學會ITeN期刊副主編。長期圍繞新能源系統領域開展研究，近五年發表高水平期刊、國際會議論文30余篇，主持國家級、省部級項目多項，獲陜西省高校科學技術進步二等獎1項。
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