质子交换膜燃料电池（PEMFC）控制和管理系统的研究

论文题目: 质子交换膜燃料电池（PEMFC）控制和管理系统的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 检测技术与自动化装置

作者: 谢晋

导师: 黄允千

关键词: 质子交换膜燃料电池,控制,温度,湿度

文献来源: 上海海事大学

发表年度: 2005

论文摘要: 质子交换膜燃料电池(PEMFC)控制和管理系统的研究，目的是为了将质子交换膜燃料电池(PEMFC)应用到船舶的电力推进上。与传统的柴(汽)油发电机和蓄电池电源相比，燃料电池的最大优点在于无污染、效率高、噪声低、可靠性强、供电性能更加稳定。但是，燃料电池的放电性能受气体压力、温度、湿度、尾气排放等影响，课题研究的目的就是分析压力、温度、湿度等参数对燃料电池放电性能的影响，并给出相应的控制方案。 论文首先介绍了研究意义以及研究的主要内容，然后对质子交换膜燃料电池的相关概念、系统的组成、工作原理等等都进行了较为详细的阐述。根据相关的分析，提出了质子交换膜燃料电池供电系统的总体控制方案。根据对影响系统性能的各个重要的因素进行了详细的分析后，给出了具体的控制方法。根据控制的方案设计了系统的硬件以及相应的软件。对实际的实验结果进行测试，从示波器上观察波形图，以证明设计方案的正确性和可行性。最后对已经完成的内容进行了总结，提出了对系统进行进一步优化控制的方案，并展望了质子交换膜燃料电池应用于船舶的电力推进的前景。 在系统的控制方案设计中，采用常压空气作为氧化剂。氢气的供给采用高压储氢瓶提供，供氢压力通过两级减压阀来实现降压和稳压，根据测量数据的分析，将进气的压力恒定在特定的值。气体的增湿采用恒温水槽和中空纤维增湿器进行增湿，湿度的测量用HS1101湿度传感器。温度的测量用DS18B20温度传感器测量，并用数码管显示出测量值，用PWM控制冷却风扇控制温度到恒定值。采用定时器计时控制排气阀，排放尾气。设计中采用了以DSP2407A为核心的数据采集(温度、湿度)控制单元、PWM波形输出控制单元和定时器单元，来实现以上的控制方案。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.1.1 课题背景

1.1.2 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状与应用前景

1.2.1 国内开发状况

1.2.2 国外研究情况

1.3 燃料电池应用于船舶的优点

1.4 本文研究的主要内容

第二章 PEMFC供电系统概述

2.1 燃料电池概述

2.1.1 质子交换膜燃料电池的基本工作原理

2.1.2 燃料电池的应用特点

2.2 燃料电池的分类及其各自特点

2.2.1 燃料电池的分类

2.2.2 燃料电池的各自应用特点

2.2.3 质子交换膜燃料电池(PEMFC)的概况

2.3 PEMFC供电系统的组成及其稳定性分析

2.3.1 PEMFC供电系统的组成及功能

2.3.2 PEMFC供电系统的稳定性分析

2.4 本章小结

第三章 PEMFC燃料电池的控制方案

3.1 PEMFC燃料电池的总体控制方案

3.2 课题研究的工作思路

3.3 本章小结

第四章 PEMFC控制单元设计与参数测试

4.1 温度控制单元的分析与参数测试

4.1.1 PEMFC电池堆的温度特性

4.1.2 温度控制方案设计

4.2 湿度控制单元的分析与参数测试

4.2.1 PEMFC增湿方法概述

4.2.2 增湿方案设计

4.3 尾气排放控制单元的设计分析与参数测试

4.3.1 尾气排放控制方案设计

4.3.2 尾气排放间隔时间对系统放电性能的影响

4.4 氢气压力控制单元控制方案的设计

4.5 本章小结

第五章 PEMFC燃料电池系统的控制电路与软件设计

5.1 系统控制电路设计

5.1.1 总体电路方案设计

5.1.2 各功能电路设计

5.2 DSP概述和通用定时器

5.2.1 高性能数字信号处理器TMS320LF2407A简介

5.2.2 基于DSP芯片的通用定时器

5.3 基于DSP的软件设计

5.3.1 总体流程设计

5.3.2 基于DS18B20温度测量的程序设计

5.3.3 数码管显示的设计

5.3.4 定时器中断程序设计

5.3.5 PWM控制波形产生程序设计

5.4 本章小结

第六章 实验结果及其效果评价

6.1 实验的现象

6.1.1 温度的测量结果

6.1.2 湿度的测量结果

6.1.3 定时器产生的波形

6.1.4 产生的PWM波形

6.2 本章小结

第七章 结论与展望

致谢

参考文献

附录一

附录二

附录三

附录四

发布时间: 2007-01-16

参考文献

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• [9].车用质子交换膜燃料电池动态特性的研究[D]. 涂曙光.武汉理工大学2007
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