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全球正面临着环境污染、能源危机等问题,应用新能源发电随之成为了目前电力工业发展的重要课题。质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有功率密度高、响应快、运行温度低等特点,已经成为了目前的研究热点。本文选择PEMFC作为研究对象,对其发电系统模型以及运行模式控制策略进行了研究,旨在为PEMFC在分布式发电中的应用提供一定的理论参考。本文的主要工作如下：(1)为了较好地反映PEMFC动态特性而又不需要建立完整的系统发电模型,本文根据质子交换膜燃料电池发电系统的工作原理,搭建了含外围设备简化等效延时模型的PEMFC系统模型,利用相关的实验数据验证了模型的正确性。在模型基础上研究了不同电堆温度和压力情况下PEMFC的稳态特性。在负载电流变化情况下,比较和分析了不计任何延时(理想情况)和计及延时(实际情况)2种方式下燃料电池的空气流量、输出电压及功率的动态特性。(2)基于PEMFC发电系统并网、独立两种运行模式,给出了相应的控制策略,针对这两种控制策略给出了关键参数的设计方法。逆变器工作于并网运行模式下时采用电流内环电压外环的同步PI控制策略,为了更好地跟踪大电网频率,实现同步并网,模型中增加了SPLL环节。逆变器工作于独立运行模式时采用电压瞬时值PI控制策略,保证PEMFC发电系统是一个高质量的交流后备电压源。’(3)在Matlab/Simulink中搭建了PEMFC发电系统模型,对给出的控制策略进行了仿真验证。对并网和独立运行模式下负荷变化时,配电网及PEMFC的动态响应特性进行了详细研究,仿真结果表明设计的控制策略可平衡系统负荷波动的功率需求。仿真结果表明：本文建立的PEMFC系统模型能够较好地反映电池的动态特性,能够用于PEMFC的仿真分析；两种运行模式下的控制策略能使PEMFC发电系统和配电网按照指定值输出功率。