文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
固体氧化物燃料电池热管理系统的研究与设计
姓名:马腾
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:李曦
2011-02-23
摘要
固体氧化物燃料电池(SOFC)具有高能量转化效率、零污染、零噪声等优点,因
此是一种十分理想的可替代能源。SOFC 在应用中,要保持安全、高效的运行状态,SOFC
电堆的工作温度环境起着关键作用,为此必须为其设计出合理的 SOFC 热管理系统对其
工作温度进行合理、有效的控制。SOFC 热管理系统的设计需要考虑的因素很多,主要
包括工艺结构的设计、控制策略的设计、控制策略的实现等几个重要方面,本文将从以
上这三个方面入手对 SOFC 热管理系统进行设计。
本文的工作主要包括:首先,从工艺结构上对 SOFC 热管理系统进行详细分析,并
结合试验数据采用 T-S 模糊建模方法建立 SOFC 热管理系统的模型;然后,基于建立的
模型,采用普通 PI 控制方式和串级 PI 控制方式对 SOFC 的工作温度进行控制,通过测
试发现串级 PI 控制能更有效的控制 SOFC 的工作温度,从而完成了控制策略的设计;
接着,采用 XPC 快速控制原型方式将仿真下的控制策略转化为 XPC 平台下的实时控制
代码,对控制策略进行验证,完成了控制策略的实现;最后,为了从体积庞大的 XPC
平台顺利过渡到小巧的 MPC555 平台,以提高系统的集成度向产品级目标迈进,完成
了 UCOS 实时操作系统在 MPC555 平台上的移植。

关键词: SOFC 热管理系统 T-S 模糊模型串级 PI 控制 XPC 快速控制原型 UCOS
实时操作系统
I
Abstract
SOFC have the advantages of high energy conversion, zero pollution and zero noise,
and is a kind of perfect alternative energy. In the application of SOFC, in order to keep it
in a safe and high efficient running state, its working temperature plays a key role, so it is
necessary to design a reasonable and efficient thermal management system to control it.
The design for SOFC thermal management system need to think about a lot of elements
including the design for process structures, the design for control strategy and the
realization of the control strategy, and in this paper they will be discussed plete the
design for SOFC thermal management system.
The main work of this thesis are as follows: firstly, analyzing SOFC thermal
management system carefully from the process structures aspect, then based on the
experimental data, adopting T-S fuzzy model created method to create the mathematical
model of SOFC thermal management system; secendly, based on the mathematical model
adopting PI control strategy and cascade PI control strategy to control the working
temperatrue of SOFC respectively, finding that cascade PI control strategy has better
control effect; thirdly, using rapid control prototyping