伴随经济的飞速增长和各国经济的快速崛起,环境污染日趋严重、能源的损耗日益增大、化石成本资源更是日渐枯竭,各国正在着力开发清洁能源和可再生能源。在众多新能源中,氢能是一种清洁、安全、可持续、高效的新能源,被认为是21世纪最有发展潜力的清洁能源。现代有轨电车、轻轨车、动车组等轨道交通车辆具有安全、可靠、环保等优点,作为中低运量的运输方式被广泛使用,将大功率燃料电池发电系统应用于车辆是一种新的突破。本文主要研究轻轨车辆用多堆燃料电池发电系统建模及控制方法,主要工作如下:1、通过研究多堆燃料电池发电系统的多种拓扑结构,分析比较各种拓扑的优点和缺点,结合轻轨车辆实际运行工况下的需求特性,确定多堆燃料电池并联组成燃料电池集群发电系统的拓扑结构,可有效增加燃料电池功率等级。2、基于NiQor变换器模块,进行单堆燃料电池发电系统的设计。实现了输入电压在大范围变化时输出电压的稳定、升压能力显著、并且具有快速响应能力以及输入电流纹波较小的特点。根据多堆燃料电池发电系统的拓扑结构,基于Matlab/Simulink仿真平台,建立燃料电池电堆模型、单向DC/DC变换器模型、电子负载模型及控制策略模型,分析多堆燃料电池并联运行特性和相关影响因素。3、在所建立的模型基础之上,综合考虑包括空气压缩机等辅机在内的系统效率以及多堆的功率分配等问题,提出应用于高压、高功率场合的一种多堆并联燃料电池系统效率优化控制方法。通过对PEMFC多堆系统的功率自适应分配控制,将负载所需功率合理分配给各个电堆,以系统整体效率最优为评价指标,使整个多堆燃料电池系统处于最佳工作状态,使得系统的整体效率最优化,从而保证PEMFC多堆系统以最优的效率稳定运行。4、最后通过RT-LAB实时仿真平台对控制方法进行测试,并与其它控制方法相比较,证明该功率自适应分配控制方法的优越性。实验结果表明:功率自适应分配策略能使得输出功率在整个运行范围内接近整体系统的最大效率,有用功率的范围被极大地扩大,实现了多堆燃料电池发电系统在全功率范围内效率的提高和优化,从而较大地改善大功率轨道交通车辆的整车性能。