[发明专利]一种质子交换膜燃料电池系统的模式识别故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池系统的模式识别故障诊断方法，通过采集在正常状态和故障状态下的压缩机电机电压、压缩机电机电流、压缩机转速、燃料电池电压、燃料电池电流、氢气进堆压力、空气进堆压力、压缩机出口压力诊断变量，针对获取的正常状态和故障状态下的诊断变量，进行数据归一化处理，建立初始化样本集，通过采用PFCM‑OABC‑SVM组合模式识别算法进行质子交换膜燃料电池系统的故障诊断，确定质子交换膜燃料电池系统的状态，本发明通过采用PFCM‑OABC‑SVM组合模式识别算法对质子交换膜燃料电池系统进行故障诊断，实现数据的过滤，获得最优的目标参数，能够准确识别故障，能够有效保障系统的正常运行。

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池系统技术领域，具体涉及一种质子交换膜燃料电池系统的模式识别故障诊断方法。

背景技术

随着环境污染、全球气候变暖等问题日益严重，人类对能源和环境问题日益关注，因此，氢能作为一种绿色能源得到了迅猛发展，氢能是重要的二次能源之一，氢气发生化学反应生成物是水，属于清洁能源，燃料电池是一种把化学能直接转换成电能的化学装置，通过使氢燃料和氧化剂在催化剂的作用下发生电化学反应，从而释放出电能，质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效、清洁、环境友好的发电装置，是电动汽车的理想动力源，亦可作为分散电站、潜艇及航天器等军用电源或便携式电源等，具有十分广阔的应用前景，质子交换膜燃料电池通过高效利用氢能，能够降低对传统的化石燃料的依赖，减少环境的污染，这对于环境保护、国家能源安全具有重大意义，质子交换膜燃料电池系统是一个多输入多输出的非线性强耦合系统，涉及的元器件较多，在工作过程中难免会出现各种问题，而且在噪声状态下，难以准确识别故障，因此对质子交换膜燃料电池系统进行故障诊断，能够有效保障系统的正常运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种质子交换膜燃料电池系统的模式识别故障诊断方法，通过采用PFCM-OABC-SVM组合模式识别算法对质子交换膜燃料电池系统进行故障诊断，实现数据的过滤，获得最优的目标参数，能够准确识别故障，能够有效保障系统的正常运行，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种质子交换膜燃料电池系统的模式识别故障诊断方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，针对公知的质子交换膜燃料电池系统模型，选取压缩机电机电压、压缩机电机电流、压缩机转速、燃料电池电压、燃料电池电流、氢气进堆压力、空气进堆压力、压缩机出口压力作为诊断变量；

步骤S2，质子交换膜燃料电池系统在正常状态下进行仿真实验，获取5000组数据，每组数据包含8组诊断变量；

通过压缩机电机电常数的k_v增量Δk_v来模拟压缩机故障；

通过阴极输出孔常数k_ca,out的增量Δk_ca,out来模拟供气歧管故障；

W_ca,out＝(k_ca,out+Δk_ca,out)(p_ca-p_rm) (2)

质子交换膜燃料电池系统在故障状态下进行仿真实验，获取5000组数据，每组数据包含8组诊断变量；

步骤S3，针对获取的正常状态和故障状态下的诊断变量，进行数据归一化处理，建立初始化样本集；

步骤S4，采用可能性模糊C均值聚类算法(PFCM)对初始化样本集进行处理，剔除隶属度和典型性低于90％的样本点，实现数据的过滤，建立样本集，并将样本集的数据按照2:1分为训练集和测试集；