1、質子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它直接將貯存在燃料與氧化劑中的化學能轉化為電能。在環(huán)境與能源備受人類關注的今天，PEMFC的研究與工程開發(fā)越來越受到各國政府與科技人員的重視。PEMFC發(fā)電系統(tǒng)要穩(wěn)定、安全、高效地運行，需要有高效的外圍控制系統(tǒng)加以保證，對PEMFC系統(tǒng)進行有效控制能夠提高運行效率，延長電堆壽命，改善電能質量，是推動PEMFC實現(xiàn)實用化和商業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。
　　在實際運行過程中，PEM

2、FC存在著陰極過氧量尋優(yōu)的問題，也即最大凈功率跟蹤的優(yōu)化控制問題。而且在運行過程中，需要滿足某些約束條件。本文研究針對PEMFC這一含有約束的待優(yōu)化控制設計的系統(tǒng)，應用極值搜索預測(ESPC)算法來保證系統(tǒng)實現(xiàn)最大凈功率的跟蹤，同時可保證系統(tǒng)調節(jié)過程的動態(tài)品質，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。本文主要研究內容如下：
　　(1)介紹了PEMFC燃料電池系統(tǒng)的總體結構，建立了用于控制系統(tǒng)設計的PEMFC系統(tǒng)集總參數(shù)動態(tài)模型。基于Matlab/Si

3、mulink仿真環(huán)境，建立PEMFC系統(tǒng)的仿真模型，仿真結果表明所建立的模型能模擬出PEMFC內的壓力、電壓、溫度以及能量的動態(tài)特性，與公開文獻資料比照可驗證模型的正確性和有效性，為進一步的控制系統(tǒng)設計奠定了基礎。
　　(2)針對最佳氧量設定值受負載電流等因素的影響不斷變化，運用極值搜索(ESC)算法在線尋找最佳過氧量點，由于風機電機電壓和過氧量是受約束的，將約束轉化為外點罰函數(shù)形式加以考慮，仿真結果表明ESC方法不但能夠成功地搜

4、索到最佳過氧量目標值，同時可以驅動系統(tǒng)達到該目標值，而且在負載電流發(fā)生較大變化情況下，也即在較寬的工況范圍內，應用ESC方法可達到提高電池堆凈輸出功率的目的。
　　(3)針對ESC算法由于攝動信號的加入使得其用于PEMFC最大凈功率跟蹤時不可避免的出現(xiàn)系統(tǒng)在最佳工作點周圍振蕩，動態(tài)調節(jié)品質在考慮經(jīng)濟性能時無法兼顧的缺點，運用極值搜索預測控制(ESPC)算法改進動態(tài)調節(jié)品質差的缺點，達到經(jīng)濟性和動態(tài)調節(jié)性能兼顧的目的。通過離線求解線