基于PowerPC的燃料電池控制器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、燃料電池以零排放、能量轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、以及維護性好等諸多優(yōu)點，被稱為繼水電、火電和核電之后第四種發(fā)電裝置，日益受到各國政府和各大企業(yè)的廣泛關(guān)注。質(zhì)子交換膜燃料電池更是由于其工作溫度低，功率密度高等特點，成為最具發(fā)展?jié)摿Φ娜剂想姵??？刂破魇潜Ｕ先剂想姵卣９ぷ?，提高壽命和可靠性的關(guān)鍵。本文開展質(zhì)子交換膜燃料電池控制器研究與設(shè)計，主要研究內(nèi)容如下：
　　 分析了質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與原理，其中重點分析了氫氣供給單元、

2、空氣供給單元及冷卻循環(huán)系統(tǒng)三大組成部分；對質(zhì)子交換膜燃料電池控制系統(tǒng)進行了需求分析，在此基礎(chǔ)上對比分析了相關(guān)技術(shù)方案，提出以處理速度快、抗干擾能力強、接口資源豐富的32位PowerPC微處理器MPC5554為核心的總體控制方案。
　　 設(shè)計了基于MPC5554的控制器硬件，包括模擬和數(shù)字信號采集及處理電路、電磁閥驅(qū)動電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、過流保護電路、SCI通訊電路、CAN通訊電路，并對各參數(shù)進行了計算分析。針對質(zhì)子交換膜燃料電

3、池的電磁環(huán)境，分析了控制器的電磁兼容性需求，從硬件電路板布局規(guī)劃、布線設(shè)計、疊層規(guī)劃多方面來設(shè)計PCB，以提高可靠性。
　　 重點分析質(zhì)子交換膜燃料電池的水管理意義以及影響因素-空氣濕度特性，提出理論解決方案并選取合適解決方案-焓輪加濕。然后，通過實驗測試手段了解焓輪加濕器的加濕特性。在此基礎(chǔ)上闡述常規(guī)PID控制濕度策略。最后，針對濕度控制中存在的時滯性特性，提出了優(yōu)化控制方案，通過計算機仿真和實驗，選擇適合的控制參數(shù)。對控制結(jié)