【摘要】：由于全球變暖,城市霧霾,化石燃料的不斷消耗枯竭所帶來的環(huán)境、能源問題越來越嚴(yán)重,質(zhì)子交換膜燃料電池作為清潔節(jié)能環(huán)保高效新能源發(fā)電裝置,日益受到各國政府、學(xué)者的關(guān)注和重視。空氣供給系統(tǒng)是燃料電池系統(tǒng)的重要組成部分,空氣流量控制的響應(yīng)速度與燃料電池電化學(xué)反應(yīng)速度間存在矛盾。針對這個(gè)問題,本文開展燃料電池空氣供給系統(tǒng)控制研究。主要研究內(nèi)容如下:提出了基于DSP的燃料電池空氣供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。介紹了空氣供給系統(tǒng)的需求。選取雙螺旋空氣壓縮機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)作為空氣供給系統(tǒng)的核心部件。并分析了系統(tǒng)中核心部件空氣壓縮機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。建立了燃料電池空氣供給控制系統(tǒng)的機(jī)理模型,研究了空氣供給控制系統(tǒng)控制策略。為了提高該系統(tǒng)中空氣流量的響應(yīng)速度,設(shè)計(jì)了空氣流量閉環(huán)空氣供給控制系統(tǒng)。分別運(yùn)用PID控制策略和模糊PID控制策略對空氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過仿真與結(jié)果分析,模糊PID控制策略能夠明顯地提升空氣供給的響應(yīng)速度,進(jìn)而可以改變空氣供給控制系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。根據(jù)燃料電池空氣供給控制需求,以數(shù)字信號處理器DSP為核心,設(shè)計(jì)了空氣供給系統(tǒng)硬件,完成了高精度信號采集與調(diào)理電路,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)子位置檢測電路,空氣流量的檢測電路,故障保護(hù)電路,PWM輸出電路,驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等模塊電路的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)軟件。以CCS軟件作為平臺(tái),利用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì),完成了初始化、驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng),空氣流量等信號檢測,A/D轉(zhuǎn)換,電機(jī)換相以及故障保護(hù)等模塊軟件開發(fā)。
[Abstract]:Due to global warming, urban haze, and the environment brought by the depletion of fossil fuels, the energy problem is becoming more and more serious. As a clean, energy saving, environmental protection and efficient new energy generation device, proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) are increasingly being used by governments of various countries. The attention and attention of scholars. Air supply system is an important part of fuel cell system. There is a contradiction between the response speed of air flow control and the electrochemical reaction speed of fuel cell. In order to solve this problem, the control of fuel cell air supply system is studied in this paper. The main contents are as follows: a design scheme of fuel cell air supply system based on DSP is proposed. The demand of air supply system is introduced. Double helix air compressor and switched reluctance motor are selected as the core components of air supply system. The structure and working principle of air compressor and drive motor are analyzed. The mechanism model of fuel cell air supply control system is established, and the control strategy of air supply control system is studied. In order to improve the response speed of air flow in the system, a closed loop air supply control system for air flow is designed. PID control strategy and fuzzy PID control strategy are used to regulate air flow. Through simulation and result analysis, the fuzzy PID control strategy can obviously improve the response speed of air supply, and then can change the dynamic and static performance of air supply control system. According to the air supply control demand of fuel cell, the hardware of air supply system is designed based on the digital signal processor (DSP). The high precision signal acquisition and conditioning circuit, the current of driving motor and the detecting circuit of rotor position are completed. Air flow detection circuit, fault protection circuit, PWM output circuit, driving motor drive circuit and other module circuit design. The control system software is designed. Taking CCS software as the platform, using C language to carry on the program design, completed the initialization, the drive motor starts up, the air flow rate and so on signal detection, A- / D conversion, motor commutation and the fault protection and so on module software development.
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2342947