近些年來(lái),隨著汽車(chē)的普及,中國(guó)面臨的環(huán)境與能源問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重,為推動(dòng)大氣污染防治,同時(shí)緩解能源危機(jī),大力發(fā)展可再生能源是根本,發(fā)展新能源汽車(chē)是有力舉措,其中的發(fā)電裝置燃料電池是一種將燃料（如甲醇、氫氣等）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置,是對(duì)人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生重大影響的高新科技之一。燃料電池主要由兩部分組成,一是燃料電池的核心即電堆,二是維持電堆正常工作的外圍系統(tǒng),二者協(xié)調(diào)工作維持然燃料電池的正常工作。其中燃料電池系統(tǒng)主要包括供氣與吹掃系統(tǒng),水熱管理系統(tǒng),功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。本文針對(duì)燃料電池空氣進(jìn)給系統(tǒng),以空壓機(jī)轉(zhuǎn)速,供氣管路氣壓,電堆氣壓以及氧氣分壓四個(gè)狀態(tài)變量為基礎(chǔ),利用能量守恒方程、理想氣體方程以及燃料電池的工作機(jī)理建立空氣進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)其中核心部件空氣壓縮機(jī)進(jìn)行流量特性以及功率的測(cè)定,并利用matlab擬合其特性曲線,從而建立完整的空氣進(jìn)給系統(tǒng)模型。在所建立模型的基礎(chǔ)上,通過(guò)分析功率曲線得到氧氣過(guò)量比維持在2附近可以得到系統(tǒng)的最佳效率。最后設(shè)計(jì)三種控制算法,即PID、無(wú)約束動(dòng)態(tài)矩陣控制和約束動(dòng)態(tài)矩陣控制,分別對(duì)空氣進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控,并在simulink中進(jìn)行仿真。通過(guò)觀測(cè)三種控制下... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

世界各國(guó)石油儲(chǔ)量

才能從根本上減少石油所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，才能深刻貫實(shí)五大理念中的綠色理念。圖1-2 我國(guó)原油消耗量和對(duì)外依存度發(fā)展新能源汽車(chē)以及利用可再生能源是解決目前問(wèn)題的關(guān)鍵，而燃料電池作為當(dāng)前新型發(fā)電而備受關(guān)注。近些年來(lái)，燃料電池行業(yè)飛速發(fā)展，各國(guó)均意識(shí)到新能源燃料電池的前景，當(dāng)然中國(guó)也不例外。將燃料電池應(yīng)用到汽車(chē)上成為各國(guó)主要的目標(biāo)，近期，中國(guó)很可能在2019年落實(shí)“十城千輛”的燃料電池發(fā)展方案。韓國(guó)最近也發(fā)布打算在2022年投入2000臺(tái)燃料電池公交，在今年打算用燃料電池汽車(chē)取代40輛燃油公交，還給駕駛?cè)剂想姵仄?chē)的公司給予一定的補(bǔ)助；荷蘭近期也將增加80量燃料電池汽車(chē)等等[12]�？梢钥闯�，目前各國(guó)都已經(jīng)意識(shí)到日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問(wèn)題

燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換器，其在某些方面類(lèi)似于電池，具有電解質(zhì)、負(fù)極和正極，并通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生直流電。然而，與電池不同的是，燃料電池需要恒定的燃料和氧化劑供應(yīng)，而且，燃料電池中的電極不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化電池是通過(guò)其內(nèi)部材料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能。其基本原理如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵材料的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J]. 賈雙珠,李會(huì)勇,李長(zhǎng)安,解田,周靜.  化工新型材料. 2019(02)
[2]燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J]. 柴華,章桐,陳覺(jué)曉,高海宇.  汽車(chē)技術(shù). 2019(01)
[3]質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)峁芾砑夹g(shù)的進(jìn)展[J]. 劉波,趙鋒,李驍.  電池. 2018(03)
[4]PEM燃料電池技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J]. 伍輝.  廣東化工. 2018(06)
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池水管理動(dòng)態(tài)模型研究[J]. 陳海輝,郭秀艷,曾瑩瑩,馬國(guó)金.  材料導(dǎo)報(bào). 2017(05)
[6]PEM燃料電池陰極氣體建模仿真研究[J]. 顧偲雯,趙志剛.  計(jì)算機(jī)仿真. 2015(01)
[7]基于LPV模型的燃料電池空氣進(jìn)氣系統(tǒng)控制[J]. 沈燁燁,陳雪蘭,謝磊,李修亮,吳禹,趙路軍.  化工學(xué)報(bào). 2013(12)
[8]基于電流調(diào)節(jié)的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)氧比波動(dòng)研究[J]. 周蘇,紀(jì)光霽,劉冀晨,胡哲.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(11)
[9]PEMFC空氣供應(yīng)系統(tǒng)的建模、仿真與控制[J]. 全書(shū)海,張?zhí)熨R,張立炎.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(信息與管理工程版). 2007(10)
[10]質(zhì)子交換膜燃料電池穩(wěn)態(tài)模型及仿真[J]. 周潔,曹廣益.  計(jì)算機(jī)仿真. 2007(08)

博士論文
[1]質(zhì)子交換膜燃料電池溫度控制研究[D]. 程思亮.清華大學(xué) 2017

碩士論文
[1]質(zhì)子交換膜燃料電池水管理模型研究[D]. 王忠豪.重慶理工大學(xué) 2018
[2]燃料電池進(jìn)氣系統(tǒng)控制[D]. 王凡.浙江大學(xué) 2016
[3]質(zhì)子交換膜燃料電池空氣供給系統(tǒng)建模與分析[D]. 楊晴霞.河南科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3052150