本文關(guān)鍵詞：面向海洋浮標(biāo)的SOFC供電系統(tǒng)的控制器研究

  更多相關(guān)文章： 海洋浮標(biāo) 固體氧化物燃料電池 基于模型的設(shè)計(jì) 半實(shí)物仿真平臺(tái)

【摘要】：海洋浮標(biāo)是一種水文氣象觀測平臺(tái),在海洋環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中起著重要作用,但目前供能問題已經(jīng)嚴(yán)重制約著海洋浮標(biāo)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。本文提出的面向海洋浮標(biāo)的固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)供電系統(tǒng),具有能量密度高,發(fā)電效率高,供電周期長,易于補(bǔ)給,維護(hù)成本低廉等特點(diǎn)。如何將這種新的供電方式應(yīng)用到海洋浮標(biāo)上,并控制其穩(wěn)定高效運(yùn)行,是一個(gè)很有意義的研究方向。海洋浮標(biāo)在一個(gè)工作周期內(nèi)分為待機(jī)、數(shù)據(jù)采集計(jì)算、數(shù)據(jù)發(fā)送三個(gè)工作狀態(tài),不同工作狀態(tài)功率需求不同。待機(jī)狀態(tài)功耗較小,數(shù)據(jù)采集計(jì)算次之,數(shù)據(jù)發(fā)送瞬時(shí)功耗較大,三個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)功率需求呈階躍變化。同時(shí),對SOFC而言,當(dāng)溫度確定時(shí)輸出功率特性曲線也隨之確定,因此本文制定了一種控制策略,通過調(diào)節(jié)輸入空氣流量使SOFC電堆溫度保持在最優(yōu)工作溫度,然后通過監(jiān)測海洋浮標(biāo)負(fù)載兩端電流變化判斷其功率需求,進(jìn)而輸入相應(yīng)流量的氫氣來實(shí)現(xiàn)SOFC輸出功率對海洋浮標(biāo)負(fù)載功率變化的快速跟蹤。根據(jù)這種控制策略,論文利用基于模型的設(shè)計(jì)(Model Based Design,MDB)方法,快速實(shí)現(xiàn)面向海洋浮標(biāo)的固體氧化物燃料電池DSP控制器的開發(fā),并搭建xPC Target半實(shí)物仿真平臺(tái),對控制器進(jìn)行了硬件在環(huán)仿真測試。本文通過引入基于模型的設(shè)計(jì)方法和半實(shí)物仿真測試平臺(tái),加快了面向海洋浮標(biāo)的SOFC控制器的開發(fā),保證了其可靠性,節(jié)約了成本,解決了將SOFC運(yùn)用于海洋浮標(biāo)時(shí)的控制問題。
【關(guān)鍵詞】：海洋浮標(biāo) 固體氧化物燃料電池 基于模型的設(shè)計(jì) 半實(shí)物仿真平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景與意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究概況11-15
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容15-17
• 2 燃料電池電管理系統(tǒng)建模17-27
• 2.1 SOFC系統(tǒng)簡介17-19
• 2.2 SOFC系統(tǒng)電堆建模19-23
• 2.3 DC/DC變換器建模23-25
• 2.4 海洋浮標(biāo)系統(tǒng)電特性建模25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3 燃料電池系統(tǒng)控制策略27-35
• 3.1 負(fù)載功率快速跟蹤控制策略27-30
• 3.2 控制器的設(shè)計(jì)30-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 4 SOFC控制器的硬件程序設(shè)計(jì)35-43
• 4.1 基于模型的設(shè)計(jì)方法35-36
• 4.2 基于模型的設(shè)計(jì)方法的SOFC控制器開發(fā)36-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 5 控制器硬件在環(huán)仿真測試43-54
• 5.1 半實(shí)物仿真技術(shù)的原理43-44
• 5.2 xPC半實(shí)物仿真平臺(tái)44-49
• 5.3 DSP控制器硬件在環(huán)仿真49-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 6 總結(jié)與展望54-56
• 6.1 全文總結(jié)54-55
• 6.2 研究展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60

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