质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有无污染、零排放和能量转换效率高等优点,可以用做小型或中型分布式发电机,受到了学术界和企业界的高度重视。过氧比是燃料电池正常运行的重要指标之一,其核心在于实时控制阳极和阴极的气流输入,避免出现氧饱和及氧饥饿,在保证系统正常运行的同时使输出功率最大化,提高系统的效率。本文主要研究燃料电池系统建模及过氧比控制的问题,主要研究工作内容和成果包括：(1)通过分析PEMFC的结构和工作状态,建立了燃料电池系统仿真模型并在MATLAB/Simulink中搭建了仿真平台,主要包括：燃料电池模型、气体(氧气和氢气)供应模型、压缩机模型,从而为研究过氧比的控制提供了仿真平台。(2)根据空气压缩机的流量与转速、压力的关系,建立了压缩机动态模型,并在此基础上分析压缩机对空气供应系统的影响。(3)在分析过氧比的基础上,选择压缩机空气流量为控制目标,压缩机电压为控制器输出量,控制燃料电池系统过氧比,提高系统的效率。选择两种控制方法对其研究,并将两种控制效果进行对比。通过建立PEMFC系统的传递函数并进行模型简化,完成了受控对象的时域和频率域特性分析,在此基础上进行了PID控制器的设计和参数整定；基于滑模控制理论,实现了非线性系统的滑模控制器,并通过加入饱和层对抖振进行了抑制。仿真结果表明：两种控制方法都能跟随负载需求,并将过氧比维持在最佳值附近。但滑模控制在系统存在不确定时,控制效果更好,鲁棒性更强。