氫氧發(fā)生器電解槽氣壓控制系統(tǒng)研究.pdf

1、目前，氫能備受人類的關(guān)注，氫氧發(fā)生器是產(chǎn)生氫氧氣的設(shè)備。電解槽氣壓不僅影響氫氧發(fā)生器的產(chǎn)氣量，還影響系統(tǒng)的工作狀態(tài)，是氫氧發(fā)生器控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。先進(jìn)的控制系統(tǒng)能夠提高電能的利用率和設(shè)備的穩(wěn)定性，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。因此，必須對電解槽氣壓進(jìn)行合理的控制。
　　分析氫氧發(fā)生器電解反應(yīng)的工藝過程，參考國內(nèi)外相關(guān)研究，忽略影響電解槽氣壓的次要因素，采用機(jī)理法建立電解槽氣壓與脈沖電源電壓之間的數(shù)學(xué)模型。電解槽氣壓控制系統(tǒng)復(fù)雜，針對其時(shí)滯

2、、大慣性等特點(diǎn)，PID、Smith預(yù)估等常規(guī)控制算法難以滿足控制要求，基于預(yù)測函數(shù)控制(PFC)算法的氣壓控制器能夠很好適應(yīng)氫氧發(fā)生器電解槽氣壓控制對象的過程特性。PFC算法在一階慣性純滯后系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，其在線計(jì)算量小，能夠?qū)崟r(shí)對系統(tǒng)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，以及滾動(dòng)優(yōu)化提高系統(tǒng)的精確度。基于MATLAB的SIMULINK工具箱對預(yù)測函數(shù)控制器和PID控制器分別進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明，預(yù)測函數(shù)控制具有明顯的優(yōu)越性，在干擾、模型失配等情

3、況下，電解槽氣壓控制系統(tǒng)都能快速地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，超量量小，具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性和魯棒性。
　　氫氧發(fā)生器電解槽氣壓控制系統(tǒng)采用管理監(jiān)控層、控制層和現(xiàn)場執(zhí)行層的三層控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。硬件系統(tǒng)由PLC、檢測儀表和執(zhí)行器等組成。監(jiān)控畫面采用通用的上位機(jī)監(jiān)控軟件組態(tài)王編寫，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)和關(guān)鍵參數(shù)，人機(jī)界面友好，報(bào)警、故障預(yù)測功能能夠確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。
　　基于預(yù)測函數(shù)控制算法的電解槽氣壓控制系統(tǒng)，可以提高氫氧發(fā)生器的工作效率，以