本文關(guān)鍵詞：燃料電池進(jìn)氣系統(tǒng)控制

  更多相關(guān)文章： 燃料電池 半物理仿真 空氣供給系統(tǒng)模型 反饋線性化 功率優(yōu)化

【摘要】：在當(dāng)今化石能源需求激增、環(huán)境問(wèn)題持續(xù)加重的形勢(shì)下,新能源的開(kāi)發(fā)日益成為社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。質(zhì)子交換膜燃料電池作為可再生能源利用技術(shù)之一,能夠?qū)錃夂脱鯕庵g的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為成電能而無(wú)任何污染,因而極具發(fā)展?jié)摿�。燃料電池系統(tǒng)包括多個(gè)子系統(tǒng),如空氣供給子系統(tǒng)、氫氣供給子系統(tǒng)、水冷子系統(tǒng)等。為改善燃料電池的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,對(duì)燃料電池子系統(tǒng)進(jìn)行建模與控制至關(guān)重要,尤其是對(duì)空氣供給系統(tǒng)。本文圍繞空氣供給系統(tǒng),主要完成了以下幾個(gè)方面的研究：(1)燃料電池測(cè)試平臺(tái)搭建：自主搭建了低溫水冷燃料電池系統(tǒng)半物理仿真平臺(tái),包括空氣回路、輔助冷卻回路以及其他電氣設(shè)備,并基于Labview軟件開(kāi)發(fā)了燃料電池空氣供給系統(tǒng)監(jiān)控程序。通過(guò)軟硬件結(jié)合的開(kāi)環(huán)測(cè)試實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該平臺(tái)的可用性。(2)系統(tǒng)建模：從燃料電池空氣供給系統(tǒng)的機(jī)理出發(fā),建立了三階進(jìn)氣系統(tǒng)模型。基于自主搭建的半物理仿真平臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)辨識(shí)的方法,構(gòu)建了滑片式空氣壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)模型以輔助控制器設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)功率優(yōu)化,補(bǔ)充拓展了燃料電池電壓模型和系統(tǒng)凈功率模型,用于描述最優(yōu)凈功率對(duì)應(yīng)的氧氣過(guò)量比與需求電流的關(guān)系,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)辨識(shí)出模型參數(shù)。(3)控制策略設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：針對(duì)空氣供給系統(tǒng)的非線性特性,提出反饋線性化控制和基于二階滑模的串級(jí)控制兩種策略,并從理論上證明了反饋線性化算法的全局穩(wěn)定性。仿真結(jié)果顯示,反饋線性化控制器的響應(yīng)速度更快、穩(wěn)態(tài)精度更高,從而將其應(yīng)用到了已搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,并取得了良好的控制效果。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合系統(tǒng)電壓和功率模型,進(jìn)行了控制策略的改進(jìn)以優(yōu)化系統(tǒng)輸出的凈功率。實(shí)驗(yàn)表明,優(yōu)化后的方案在將氧氣過(guò)量比控制到期望值的同時(shí),可將系統(tǒng)凈功率最大提升8%。
【關(guān)鍵詞】：燃料電池 半物理仿真 空氣供給系統(tǒng)模型 反饋線性化 功率優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM911.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 引言14-15
• 1.2 燃料電池系統(tǒng)介紹15-19
• 1.2.1 燃料電池工作原理15-17
• 1.2.2 PEMFC系統(tǒng)組成17-18
• 1.2.3 PEMFC空氣供給系統(tǒng)介紹18-19
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展19-23
• 1.3.1 空氣供給系統(tǒng)建模研究進(jìn)展19-20
• 1.3.2 空氣供給系統(tǒng)控制研究進(jìn)展20-22
• 1.3.3 燃料電池系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容23-26
• 第二章 空氣供給系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)26-40
• 2.1 引言26-27
• 2.2 燃料電池系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)27-29
• 2.3 空氣回路搭建29-32
• 2.4 輔助冷卻回路搭建32-35
• 2.5 系統(tǒng)電氣連接與整體布局35-38
• 2.6 本章小結(jié)38-40
• 第三章 空氣供給系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)與集成測(cè)試40-50
• 3.1 引言40
• 3.2 系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì)40-41
• 3.3 空氣供給系統(tǒng)單模塊程序編寫(xiě)41-45
• 3.3.1 空氣壓縮機(jī)模塊42-43
• 3.3.2 空氣流量測(cè)量模塊43-44
• 3.3.3 壓力、溫度測(cè)量模塊44-45
• 3.4 附屬設(shè)備模塊45-46
• 3.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊46-47
• 3.6 空氣供給系統(tǒng)程序集成與測(cè)試47-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 第四章 空氣供給系統(tǒng)建模50-60
• 4.1 引言50
• 4.2 陰極流道動(dòng)態(tài)模型50-52
• 4.3 空氣壓縮機(jī)模型52-55
• 4.4 空氣供給系統(tǒng)模型55-56
• 4.5 燃料電池工作電壓模型56-57
• 4.6 發(fā)電系統(tǒng)凈功率模型57-59
• 4.7 本章小結(jié)59-60
• 第五章 空氣供給系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)與功率優(yōu)化60-86
• 5.1 引言60
• 5.2 基于反饋線性化的空氣供給系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)60-65
• 5.2.1 反饋線性化算法介紹60-61
• 5.2.2 空氣供給系統(tǒng)反饋線性化算法61-63
• 5.2.3 穩(wěn)定性證明63-65
• 5.3 基于二階滑模的串級(jí)控制算法設(shè)計(jì)65-68
• 5.3.1 二階滑�？刂平榻B65-66
• 5.3.2 基于二階滑模的串級(jí)控制算法66-68
• 5.4 控制算法仿真與對(duì)比68-76
• 5.4.1 反饋線性化算法仿真分析69-73
• 5.4.2 滑�？刂扑惴ǚ抡娣治�73-75
• 5.4.3 結(jié)果對(duì)比75-76
• 5.5 反饋線性化算法實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果分析76-81
• 5.6 基于反饋線性化的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)凈功率優(yōu)化81-84
• 5.7 本章小結(jié)84-86
• 第六章 總結(jié)與展望86-88
• 6.1 全文內(nèi)容總結(jié)86-87
• 6.2 研究展望87-88
• 符號(hào)說(shuō)明88-90
• 附錄190-94
• 參考文獻(xiàn)94-100
• 致謝100-102
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷102-104
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果104

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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本文編號(hào)：988725