氢燃料电池发电DC-AC控制器研究

论文摘要

燃料电池(Fuel Cell)发电技术是继水力发电、火力发电和核电发电之后的第四类发电技术,一跃成为全世界备受瞩目的技术。而质子交换膜燃料电池(PEMFC)从所有的燃料电池中脱颖而出,以其洁净、高效和环保等特点,被认为是新世纪最具有发展前景的清洁能源之一。现阶段质子交换膜燃料电池已经运用于汽车,电源,航空航天等领域。为了使质子交换膜燃料电池输出更加稳定,提供更稳定的能量,还需要进一步分析内部结构,研究输入输出特性和稳定输出的控制方法。本文首先简述了燃料电池的特点,分类；介绍了PEMFC的特点、应用范围、工作原理和结构,从结构方面说明了PEMFC在推进商业化过程中遇到的问题。为了研究燃料电池的输入输出特性,对燃料电池工作机理进行仿真,通过分析影响电压的几个主要因素：电池电动势、活化过电压、欧姆过电压、浓差过电压作用,建立了工作机理仿真模型,并且针对于实验室燃料电池平台的安全设置参数,利用Matlabsimulink模块对其进行仿真。本文继续研究燃料电池发电系统中的后级逆变器的各个参数,并且在确定了滤波器LC理论值的基础上,用实验的方法确定电感L和电容C的具体值。并且用实验的方法来确定控制电路各参数。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 燃料电池的特点及分类
• 1.3 质子交换膜燃料电池的特点及应用现状
• 1.3.1 PEMFC的特点
• 1.3.2 PEMFC的应用现状
• 1.4 质子交换膜燃料电池研究历程
• 1.4.1 质子交换膜燃料电池机理建模的研究现状
• 1.4.2 经验模型
• 1.4.3 机理模型发展历程
• 1.4.4 控制理论研究历程
• 1.5 课题研究意义及主要研究内容
• 第二章 质子交换膜燃料电池（PEMFC）原理及结构
• 2.1 质子交换膜燃料电池的原理
• 2.2 质子交换膜燃料电池的结构
• 2.2.1 质子交换膜
• 2.2.2 质子交换膜燃料电池的电催化剂
• 2.2.3 质子交换膜燃料电池的电极
• 2.2.4 质子交换膜燃料电池的水平衡
• 2.2.5 质子交换膜燃料电池的燃料
• 2.3 实验室燃料电池平台结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 质子交换膜燃料电池的建模仿真
• 3.1 PEMFC建模研究
• 3.1.1 热力学电动势
• 3.1.2 活化过电压
• 3.1.3 欧姆极化过电压
• 3.1.4 浓差极化过电压
• 3.2 质子交换膜燃料电池仿真研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 燃料电池系统DC/AC电路研究
• 4.1 质子交换膜燃料电池系统
• 4.2 后级DC/AC逆变电路的设计
• 4.2.1 DC/AC电路拓扑结构选择
• 4.2.2 功率开关器件的选择
• 4.2.3 开关器件缓冲电路设计
• 4.2.4 DC/AC逆变电路调制策略
• 4.2.5 滤波参数理论设计
• 4.2.6 SPWM逆变器死区效应介绍
• 4.2.7 燃料电池逆变输出控制电路
• 4.3 本章小结
• 第五章 燃料电池平台介绍
• 5.1 平台概述
• 5.2 软件介绍
• 5.3 平台实验
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书