燃料电池是实现我国能源低碳战略的重要发展对象,是当前发展前景最好的发电技术之一。燃料电池测试平台作为评估燃料电池性能、测试燃料电池寿命的产品,作用于燃料电池研发、生产、质检等多个环节。燃料电池测试技术的发展会对燃料电池的产品迭代产生巨大推动。本文针对测试平台中最重要的子系统之一空气供给系统开展研究,具体研究内容如下:1.分析燃料电池测试平台空气供给系统的调控需求并提出系统设计方案。首先,通过理论分析结合实验的方法分析了空气供给系统对电堆输出性能的影响,然后再从空气供给系统的需求出发,对系统内的流量调控设备以及背压阀进行了选型分析,并根据选型结果设计了燃料电池测试平台空气供给系统方案。2.建立了包括比例阀、节气门、进气管路、电堆流量消耗和阴极流道的空气供给系统仿真模型。结合机理建模与数据驱动建模建立了空气供给系统中的比例阀模型和节气门模型,并且通过实验数据与仿真结果比对的方式验证了模型的正确性。此外通过机理建模的方法建立了进气管路模型、电堆流量消耗模型和阴极流道模型。3.面向燃料电池测试平台空气的高精度调控需求,分别研究了基于PID算法和反馈线性化算法的控制策略。首先利用空气供给系统模型仿真分析了系统中流量-压力的耦合关系、负载电流对系统的扰动影响。根据分析结果,利用PID算法设计控制器进行了控制效果仿真,仿真结果表明PID控制使系统达到了预期稳态,但动态变化过程中系统输出存在较大偏离;随后在此基础上利用反馈线性化控制,使非线性系统转化为线性系统,成功优化了系统的动态变化过程。最后的对比分析表明,相比于PID控制,反馈线性化控制下空气流量和空气压力的偏离值分别减小了77.9%和86.9%,实现了对空气供给系统的解耦控制,并且将负载电流对系统流量、压力的扰动分别减小了60.7%和43.6%。