本文選題：空冷自增濕 + 質(zhì)子交換膜燃料電池�。� 參考：《西南交通大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著資源配置的全球化,物流產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展,物料搬運(yùn)叉車(chē)的需求量也迅速增加。面對(duì)環(huán)境污染、能源短缺等諸多問(wèn)題,眾多企業(yè)紛紛加大了對(duì)節(jié)能、低碳物料搬運(yùn)叉車(chē)的研究與開(kāi)發(fā),研發(fā)清潔、無(wú)污染、噪聲低、能源利用率高的新能源叉車(chē)成為未來(lái)叉車(chē)發(fā)展的新方向。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由于具有運(yùn)行溫度低、功率密度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好的特點(diǎn),被視為一種具有發(fā)展前景的新能源技術(shù),適用于混合動(dòng)力叉車(chē)動(dòng)力源。本文主要對(duì)PEMFC混合動(dòng)力叉車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)總體方案、空冷自增濕PEMFC最優(yōu)控制方法、PEMFC級(jí)聯(lián)DC/DC變換器、PEMFC混合動(dòng)力能量管理控制策略展開(kāi)了理論研究,設(shè)計(jì)了PEMFC混合動(dòng)力叉車(chē)硬件系統(tǒng),構(gòu)建了PEMFC混合動(dòng)力叉車(chē)樣車(chē),驗(yàn)證了提出的混合動(dòng)力系統(tǒng)方案和能量管理控制策略。本文主要研究成果如下：(1)根據(jù)PEMFC混合動(dòng)力源、混合動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),提出了一種PEMFC混合動(dòng)力叉車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)總體方案,并給出了混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能單元結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局、氫氣供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成。(2)針對(duì)空冷自增濕PEMFC內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征、PEMFC電堆最優(yōu)控制,搭建了空冷自增濕PEMFC測(cè)試平臺(tái),給出了測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。針對(duì)搭建的測(cè)試平臺(tái)提出了測(cè)試平臺(tái)啟�？刂撇呗约皽y(cè)試軟件控制流程,并采用LabVIEW設(shè)計(jì)了測(cè)試平臺(tái)控制軟件。(3)在搭建的測(cè)試平臺(tái)上對(duì)混合動(dòng)力叉車(chē)用空冷自增濕PEMFC電堆進(jìn)行性能測(cè)試,獲得了各測(cè)試電流點(diǎn)輸出電壓最高時(shí)對(duì)應(yīng)的電堆溫度數(shù)據(jù)。并采用多項(xiàng)式函數(shù)擬合方法對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到了電堆輸出電流Iout與電堆最優(yōu)工作溫度Topt的關(guān)系表達(dá)式,為后續(xù)空冷自增濕PEMFC最優(yōu)溫度控制策略研究提供了參考溫度計(jì)算方法。(4)在對(duì)模糊邏輯、PID、模糊-PID、自適應(yīng)模糊PID電堆最優(yōu)溫度控制進(jìn)行理論分析與測(cè)試的基礎(chǔ)上,提出了一種基于分段預(yù)測(cè)負(fù)反饋(SPreNFC)的系統(tǒng)溫度控制方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明該方法能提前預(yù)測(cè)被控對(duì)象變化,具有響應(yīng)快速、調(diào)整時(shí)間短、超調(diào)量小的特點(diǎn),彌補(bǔ)了常用溫度控制方法存在調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)、超調(diào)量大的不足。通過(guò)與其他控制方法的對(duì)比分析,驗(yàn)證了SPreNFC控制方法的優(yōu)越性。(5)分析了四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理,提出了針對(duì)PEMFC混合動(dòng)力叉車(chē)系統(tǒng)特性的控制策略,并在PSIM仿真平臺(tái)上搭建了四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器仿真模型,通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提控制策略的有效性和實(shí)用性。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器硬件,為后續(xù)能量管理策略研究及樣車(chē)研制提供基礎(chǔ)。(6)為防止PEMFC損壞、保證PEMFC系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及延長(zhǎng)其使用壽命,本文提出了一種電流跟隨混合動(dòng)力能量管理控制策略及其改進(jìn)控制策略,并搭建了混合動(dòng)力能量管理測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行模擬測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,所提的電流跟隨能量管理控制策略基本實(shí)現(xiàn)了混合動(dòng)力各能量源的合理分配,有效抑制了在負(fù)載功率突變時(shí)尖峰電流的產(chǎn)生,保證了PEMFC輸出電流平穩(wěn),使混合動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全,提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性,并延長(zhǎng)了PEMFC的使用壽命。(7)設(shè)計(jì)了PEMFC.蓄電池混合動(dòng)力系統(tǒng)硬件,構(gòu)建了PEMFC混合動(dòng)力叉車(chē)樣車(chē)。采用Visual C++多線程技術(shù),設(shè)計(jì)了各硬件單元的遠(yuǎn)程監(jiān)控測(cè)試終端程序,對(duì)設(shè)計(jì)的硬件進(jìn)行模擬測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的各硬件單元功能完善、性能優(yōu)越,滿.足PEMFC混合動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。構(gòu)建的樣車(chē)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的混合動(dòng)力能量管理控制策略實(shí)用、有效,研發(fā)的PEMFC混合動(dòng)力叉車(chē)樣車(chē)運(yùn)行性能優(yōu)越,各混合動(dòng)力源工作正常,具有較高的實(shí)用與推廣價(jià)值。
[Abstract]:With the globalization of resource allocation , the logistics industry has been developed rapidly , and the demand of the material handling forklift has increased rapidly . In the face of the problems of environment pollution , energy shortage and so on , the paper presents a new energy technology with high power density , low noise and high energy utilization . ( 4 ) Based on the theory analysis and test of fuzzy logic , PID , fuzzy - PID and adaptive fuzzy PID electric reactor , a system temperature control method based on piecewise predictive negative feedback ( SPreNFC ) is proposed . ( 7 ) The hardware of the battery hybrid power system is designed . The prototype vehicle of the mixed power forklift is constructed . The program of the remote monitoring and testing terminal of each hardware unit is designed by using the Visual C ++ multi - thread technology . The test results show that the hardware units of the design are perfect , the performance is superior , the performance is superior , the performance of the design is superior to the design requirements of the hybrid power system . The results show that the designed hybrid power energy management control strategy is practical and effective , and the research and development of the hybrid power forklift truck has excellent operating performance , and the mixed power source is working normally and has high practicability and popularization value .

【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH242;TM46
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本文編號(hào)：1788558