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申请/专利权人：浙江咸亨创新产业中心有限公司

摘要：本发明涉及一种基于单开关级联DC‑DC的PEM燃料电池性能提升方法，包括：对质子交换膜燃料电池的结构和工作过程进行建模；对单开关级联DC‑DC升压转换器的结构和工作过程进行建模；根据所述单开关级联DC‑DC升压转换器和所述质子交换膜燃料电池，分别采用PID控制算法和模糊控制算法进行控制，并测量控制结果。本发明的有益效果是：本发明设计了新型的单开关级联DC‑DC升压转换器，具有更高的电压增益和更高的转换效率，并利用PID控制算法和模糊逻辑控制算法进行控制能够改善PEMFC的动态性能。

主权项：1.一种基于单开关级联DC-DC的PEM燃料电池性能提升方法，其特征在于，包括：步骤1、对质子交换膜燃料电池的结构和工作过程进行建模；步骤2、对单开关级联DC-DC升压转换器的结构和工作过程进行建模；步骤3、根据所述单开关级联DC-DC升压转换器和所述质子交换膜燃料电池，分别采用PID控制算法和模糊控制算法进行控制，并测量控制结果；步骤1中，燃料电池单体的电压值表示为：Vcell＝Vnernst-Vact-Vomic-Vconst其中，Vnernst为热力学电势，Vact为阳极和阴极的活化损失电压，Vomic为电池内阻引起的电压损耗，Vconst为离子浓度引起的电压损耗；热力学电势的计算公式为： 其中，T为温度，和为氢气和氧气的浓度比例；活化损失电压的计算公式为： 其中，为质子膜表面上的氧气浓度，I为燃料电池的电流值，ε1，ε2，ε3，ε4为常数系数；步骤1中，电池内阻引起的电压损耗的计算公式为： 其中，为恒定电阻值产生的电压值，为氢正离子流动产生的电压值，Relec为质子膜燃料电池的恒定电阻值，Rpro为氢正离子通过质子膜时产生的电阻值，计算公式为： 其中，rM为基于电流和温度变化值的膜电阻变化值，l为聚合物膜厚度，A为单体电池的活性面积；离子浓度引起的电压损耗的计算公式为： 其中，R为理想气体常数，F为法拉第常数，i为电流密度，i1为由于浓度损失引起的有限电流密度；步骤2中，单开关级联DC-DC升压转换器的输出电压和输入电压之间的转换公式为： 其中，VG为等效输入电压，V0为等效输出电压，d为占空比；步骤2中，单开关级联DC-DC升压转换器包括电感L1和L2，电容C0和C1，二极管D0、D1和D2，输出负载电阻R0，开关管S和等效输入电压源VG；其中，所述等效输入电压源VG的正极通过电感L1和二极管D2与开关管S的漏极相连，所述等效输入电压源VG的负极与开关管S的源极相连；电感L1和二极管D2之间设置有相连的二极管D1和电容C1，电容C1远离二极管D1的一端与等效输入电压源VG的负极相连；电感L2的一端与开关管S的漏极相连，另一端连接至二极管D1和电容C1之间；二极管D0的一端与开关管S的漏极相连，另一端通过电容C0与开关管S的源极相连；输出负载电阻R0与电容C0并联。

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