空冷型質(zhì)子交換膜燃料電池測控系統(tǒng)研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是新一代的發(fā)電技術(shù)，其高效能、低噪音和低污染的優(yōu)點符合人類對新能源的需求。影響PEMFC穩(wěn)定運行的因素除燃料電池制造工藝以外，還包括附屬的外圍設(shè)備和控制系統(tǒng)。本文根據(jù)PEMFC的工作原理和特性，設(shè)計了百瓦級PEMFC測控系統(tǒng)，論文內(nèi)容如下:
　　 (1)根據(jù)PEMFC測控系統(tǒng)的組成設(shè)計了總體方案，包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及參數(shù)控制系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)四部分;根據(jù)大量的實驗數(shù)據(jù)

2、進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合得出電堆的最佳工作溫度計算公式和尾氣排放時間計算公式。
　　 (2)根據(jù)電堆的能量守恒定律和電化學(xué)原理利用Simulink搭建電堆的溫度模型，設(shè)計了積分分離PID溫度控制器，仿真結(jié)果表明電堆溫度在控制器的作用下實現(xiàn)了快速響應(yīng)并穩(wěn)定在最佳工作點附近。
　　 (3)完成了以TMS320F2812為主控芯片的下位機(jī)硬件設(shè)計，包括主控器模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊和通訊模塊等。然后根據(jù)硬件設(shè)計需求編寫了

3、測控系統(tǒng)軟件，主要包括電壓采集模塊、電流采集模塊、溫度采集模塊、溫度PID控制模塊和通訊模塊，定義了串口通訊協(xié)議。由硬件電路調(diào)試和軟件測試表明本系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計符合要求。
　　 (4)設(shè)計了基于LabVEW的上位機(jī)系統(tǒng)，主要包括基于VISA的串口通信模塊、界面顯示模塊和故障診斷模塊。其中故障診斷模塊基于故障樹分析法，構(gòu)建了百瓦級PEMFC的故障樹模型并設(shè)計了故障推理流程。
　　 實驗表明測控系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能夠使電堆溫度快