基于自适应滑模观测器的氢燃料电池空气供应系统泄露故障容错控制

作者：韩国鹏; 詹天旸; 戴朝华; 刘卓; 张杲; 谢卓峰; 陈维荣

来源：中国电机工程学报, 2023, 1-15.

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.222862

• 质子交换膜燃料电池
• 空气供应系统
• 自适应滑模观测器
• 容错控制

空气泄漏是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)系统中常出现的一类故障，并且发生概率会随着系统运行时间的增加而逐渐增大，直接影响PEMFC的性能。为此，提出基于自适应滑模观测器(adaptive slide mode observer，ASMO)的容错控制策略。首先采用观测器实现泄露故障下流量重构，通过主动容错控制器调节空压机的供给流量，补偿泄漏的空气流量。同时，设计一种背压阀开度的迭代调节算法用于控制供气压力，保证稳定、合适空气供应，避免电堆出现“氧饥饿”现象。最后，基于模型在环(model in the loop，MIL)平台对观测器以及容错控制策略进行验证与分析，结果表明：自适应滑模观测器拥有比传统滑模观测器更好的收敛速度和估计精度；采用基于自适应滑模观测器的容错控制策略后，系统能够在故障后恢复正常的空气供应，提高了系统整体可靠性。

• 单位
  中车唐山机车车辆有限公司; 西南交通大学