近些年来,随着汽车的普及,中国面临的环境与能源问题越来越严重,为推动大气污染防治,同时缓解能源危机,大力发展可再生能源是根本,发展新能源汽车是有力举措,其中的发电装置燃料电池是一种将燃料(如甲醇、氢气等)的化学能转化为电能的电化学装置,是对人类社会产生重大影响的高新科技之一。燃料电池主要由两部分组成,一是燃料电池的核心即电堆,二是维持电堆正常工作的外围系统,二者协调工作维持然燃料电池的正常工作。其中燃料电池系统主要包括供气与吹扫系统,水热管理系统,功率调节系统等。本文针对燃料电池空气进给系统,以空压机转速,供气管路气压,电堆气压以及氧气分压四个状态变量为基础,利用能量守恒方程、理想气体方程以及燃料电池的工作机理建立空气进给系统的数学模型,对其中核心部件空气压缩机进行流量特性以及功率的测定,并利用matlab拟合其特性曲线,从而建立完整的空气进给系统模型。在所建立模型的基础上,通过分析功率曲线得到氧气过量比维持在2附近可以得到系统的最佳效率。最后设计三种控制算法,即PID、无约束动态矩阵控制和约束动态矩阵控制,分别对空气进给系统进行调控,并在simulink中进行仿真。通过观测三种控制下的系统的过量比,得到PID算法对于系统的控制响应时间优于模型预测控制,但其无法控制整个过程中系统的输入输出轨迹,而模型预测控制可以很好的限制系统输入与输出的范围,避免造成氧饥饿等现象从而影响系统的正常运行,进而优化整个系统。