燃料电池系统 Simulink 模型
摘要：
本文介绍了一种用 Simulink 搭建燃料电池系统模型的方法，该模型包含了电堆模型、空气系统模型
和氢气系统模型，并提供了 1：1 搭建过程文件及相关说明文件和数据。此外，本文还对控制模块进
行了详细介绍，包括 PID 控制、线性化和线性二次型控制。该模型的优势在于能够直接运行，并可用
于燃料电池建模控制方面的研究工作，进一步进行控制器的优化。
1. 引言
燃料电池作为一种清洁高效的能源转换技术，受到了广泛的关注。为了更好地理解和控制燃料电池系
统的性能，建立模型是一种常用的方法。Simulink 是一种常用的模型搭建工具，本文基于
Simulink 提供了燃料电池系统模型的搭建过程和控制模块。
2. 燃料电池系统模型搭建
2.1. 电堆模型
电堆是燃料电池系统的核心组件，它负责将燃料（氢气）和氧气（来自空气系统）进行氧化还原反应
以产生电能。电堆模型的搭建基于燃料电池的工作原理和数学模型，通过对电堆内部各组件的电化学
反应和质量传递进行建模和仿真。
2.2. 空气系统模型
空气系统是向电堆提供氧气的重要组成部分，包括空压机模型、进排气管道模型、加湿器模型和中冷
器模型等。这些模型用于描述空气在系统中的流动特性和温湿度变化，以及对电堆性能的影响。
2.3. 氢气系统模型
氢气系统是将氢气引入电堆的关键，包括氢气循环泵模型、引射器模型、喷氢阀模型、进排气管道模
型和加湿器模型等。这些模型用于描述氢气的供应和循环，以及对电堆性能和稳定性的影响。
3. 控制模块
为了更好地控制燃料电池系统的性能，本文提供了几种常用的控制模块，包括 PID 控制、线性化和线
性二次型控制。PID 控制模块用于对燃料供应和氧气供应进行调节，以保持电堆的稳定运行。线性化
和线性二次型控制模块分别用于对电堆和系统的动态特性进行分析和优化。
4. 模型应用与优化
本文提供的燃料电池系统模型可以直接运行，并适用于进行燃料电池建模控制方面的研究工作。在此
基础上，可以进一步对控制器进行优化，以提高系统的性能和稳定性。通过仿真实验和试验验证，可
以验证模型的准确性和可靠性，为实际
