张 琳 汪 枫 谢 超 唐文辉方群乐谢洪途

(1.中国人民解放军空军预警学院预警技术系,湖北武汉 430019;2.武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心,湖北武汉 430081;3.中山大学电子信息学院,广东广州 510275)

1 引言

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)电堆作为系统的核心部件,进行闭环动态响应分析对后续进行系统级设计具有重要参考以及对比意义[1-2].同时,由于在SOFC系统中,电堆直接与电控单元相接,讨论电堆与电控单元的耦合控制,对后续能量管理工作具有重要参考价值[3-4].

SOFC电堆具有高阶复杂非线性的特性,在建模及分析研究工作中,需对SOFC模型的温度分层及层次降阶进行分析.对于具有4个温度层的SOFC电堆分布式模型的简化,目前已有学者进行了深入的研究.胡鹏,Xi等人[5-6]与蒋建华[7]研究电堆内部4个温度层的动态特性,两者均发现PEN温度层、连接体层和燃料层具有相似的温度动态响应曲线,同时1温度层模型产生偏差较大,而2温度层与3温度层模型都能比较准确的反应原模型的动态特性.而2温度层模型不仅大幅度地减少了模型的复杂度,而且具有更高的精度特性,在模型精度与复杂度上做了更好的折中,在控制器设计中应该优先采用.所以,为了方便进行控制器设计,可将电堆温度层简化为2温度层(以下简称2T).

因此,针对SOFC的具有复杂的高阶非线性、多状态变量以及时变特性特点,近年来很多专家学者对该领域控制方法进行了研究,文献[8-10]进行了电……