全部 标题 作者
关键词 摘要

OALib Journal期刊
ISSN: 2333-9721
费用:99美元

查看量下载量

相关文章

更多...

基于改进CEEMDAN方法的PEMFC氢气泄漏故障诊断
Hydrogen Leakage Fault Diagnosis of PEMFC Based on the Improved CEEMDAN Method

DOI: 10.12677/met.2025.142022, PP. 221-233

Keywords: 故障诊断,模态分解,灰色关联分析,自适应阈值
Fault Diagnosis
, Modal Decomposition, Grey Relation Analysis, Adaptive Threshold

Full-Text   Cite this paper   Add to My Lib

Abstract:

本文提出了一种针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)氢气泄漏故障的诊断方法,通过结合自适应噪声全集经验模态分解(CEEMDAN)和自适应阈值去噪(ATD)技术,有效解决了信号噪声干扰导致的故障特征提取困难问题。具体步骤如下:首先,利用CEEMDAN对采集的振动信号进行分解;接着,采用灰色关联分析(GRA)筛选出噪声主导和信号主导的分量;随后,对噪声主导分量进行ATD处理,并将其与信号主导分量进行重构;最后,通过Teager能谱分析实现氢气泄漏故障的准确识别。为验证该方法的有效性,采用机理模型生成的PEMFC数据进行测试,并与CEEMD-ATD和CEEMDAN结合小波阈值去噪的方法进行对比。实验结果表明,所提方法在自适应性和去噪性能上具有显著优势,能够有效提升PEMFC氢气泄漏故障的诊断精度。
This paper proposes a diagnostic method for hydrogen leak faults in Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) by combining Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise (CEEMDAN) and Adaptive Threshold Denoising (ATD) techniques, effectively addressing the challenge of extracting fault features hindered by signal noise interference. The specific steps are as follows: Firstly, CEEMDAN is used to decompose the collected vibration signals; then, Grey Relation Analysis (GRA) is employed to screen out noise-dominant and signal-dominant components; subsequently, ATD is applied to the noise-dominant components, which are then reconstructed with the signal-dominant components; finally, accurate identification of hydrogen leak faults is achieved through Teager Energy Spectrum Analysis. To verify the effectiveness of the proposed method, PEMFC data generated by a mechanistic model is used for testing, and the results are compared with those obtained using CEEMD-ATD and CEEMDAN combined with wavelet threshold denoising. Experimental results demonstrate that the proposed method has significant advantages in adaptability and denoising performance, effectively improving the diagnostic accuracy of hydrogen leak faults in PEMFC.

References

[1]  马媛艺. 质子交换膜燃料电池在电动汽车中的应用[J]. 现代车用动力, 2024(2): 6-9+23.
[2]  吴婷, 钟书华. 中国氢燃料电池汽车PEMFC技术的发展进程、存在问题与对策研究——基于DII数据库的实证分析[J]. 生产力研究, 2021(7): 75-79.
[3]  汪海姗, 王冰, 张秋桥, 等. 独立直流微电网中多组燃料电池分布式协同控制[J]. 电气自动化, 2021, 43(2): 44-46.
[4]  李集, 谌力. 地下工程PEMFC分布式发电系统运行稳态安全评估[J]. 电气技术, 2014(3): 50-54.
[5]  曹翌霏, 邢彦锋, 曹菊勇, 等. 质子交换膜燃料电池密封泄漏率计算与研究[J]. 电源技术, 2024, 48(6): 1048-1055.
[6]  陈维荣, 刘嘉蔚, 李奇, 等. 质子交换膜燃料电池故障诊断方法综述及展望[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37(16): 4712-4721+4896.
[7]  李兰心, 潘牧, 郭伟. 质子交换膜燃料电池在线监测方法研究进展[J]. 材料导报, 2024, 38(6): 109-122.
[8]  张杰, 谌祺, 韩小涛. 基于典型机器学习的PEMFC故障诊断综述[J]. 电源技术, 2022, 46(7): 710-715.
[9]  肖仰淦, 吴肖龙, 李曦. 基于ADRC的PEMFC系统阴极相对湿度和氧气过量比控制[J]. 太阳能学报, 2023, 44(12): 499-509.
[10]  华志广, 潘诗媛, 赵冬冬, 等. 基于分解优化并行ESN的氢燃料电池寿命预测[J]. 航空学报, 2025, 46(2): 297-311.
[11]  舒畅, 金潇, 李自品, 等. 基于CEEMDAN的配电变压器放电故障噪声诊断方法[J]. 高电压技术, 2018, 44(8): 2603-2611.
[12]  周涛涛, 朱显明, 彭伟才, 等. 基于CEEMD和排列熵的故障数据小波阈值降噪方法[J]. 振动与冲击, 2015, 34(23): 207-211.
[13]  郑近德, 程军圣, 杨宇. 改进的EEMD算法及其应用研究[J]. 振动与冲击, 2013, 32(21): 21-26+46.
[14]  王宇冬, 李家翰, 岳显, 等. 基于CEEMDAN混合WTD-XGBoost-LSTM的电厂锅炉主蒸汽压力预测[J]. 电子器件, 2024, 47(3): 780-787.
[15]  王超然, 朱亮, 李文婧, 等. 基于WTD-CEEMDAN-Bi-LSTM-GRU的共享单车需求预测[J]. 兰州工业学院学报, 2023, 30(3): 36-42.
[16]  卢振生, 王磊, 王迎辉, 等. 基于灰色关联度法的发动机噪声影响因素及降噪研究[J]. 时代汽车, 2024(3): 7-9.
[17]  韩晓娟, 陈跃燕, 张浩, 等. 基于小波包分解的混合储能技术在平抑风电场功率波动中的应用[J]. 中国电机工程学报, 2013, 33(19): 8-13+24.
[18]  郭玲娟, 魏斌, 韩肖清, 等. 基于集合经验模态分解的交直流混合微电网混合储能容量优化配置[J]. 高电压技术, 2020, 46(2): 527-537.

Full-Text

Contact Us

service@oalib.com

QQ:3279437679

WhatsApp +8615387084133