文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
燃料电池内阻测试用可控交流电流源研究与设计
姓名:罗维
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:全书海
20080501
要摘在质子交换膜燃料电池系统中,燃料电池内阻是衡量电子和质子在电极内传输难易程度的主要标志,也是决定电堆发电效率的关键参数。通过实时测量燃料电池内阻以获取电池运行的实时动态信息,增进对燃料电池反应机理的理解和分析,这对提高燃料电池耐久性及使用寿命具有非常重要的意义。而在燃料电池内阻在线测试系统中,可控交流电流源作为整个测试系统的激励源显得尤为关键。本文正是以燃料电池内阻测试用可控交流电流源为研究对象,以为核心控制器,通过/和/两级功率变换单元的设计,实现了高精度、宽范围的变频变幅正弦电流的输出,具体研究内容如下:首先从整体上论述了电流源系统的各个组成部分,提出了用电压型逆变桥实现稳流输出的控制方案,并通过对电压型逆变桥的等效分析论证了该方案的可行性。以数字实现难易程度以及输出效果的好坏为依据,通过对两种经典的调制方式对比分析,采用了单极性调制方式,同时开展了控制算法的对比研究。根据电流源系统的具体要求,采用魑V骺刂破鳎隽嘶贒的系统的硬件结构框图,构建了模块化的硬件平台,包括控制模块,前级/功率模块,逆变主模块,通讯模块,辅助电源部分和保护电路,并具体实现了各个模块的硬件电路的设计。在逆变主电路模型的基础上,建立了双电流闭环控制模型并进行仿真研究,仿真结果表明双电流环控制具有很好的稳定性和动态响应。通过对传统的连续完成了基于刂破鞯牡缌髟聪低橙砑杓疲胖囟匀砑杓浦械募父重要环节进行分析研究。进行了电流源系统的实验,实验表明该控制系统基本实现了上述控制要求,取得了较好的控制效果。刂频嚼肷⒌脑隽渴絇刂频难芯浚杓屏嘶贒的带积分饱和环节的增量式数字控制器。关键字:燃料电池,可控电流源,在线设置,双电流闭环,增量式控制武汉理工大学硕士学位论文.
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研究生┟.一写&疋.——导师┟要芾独创性声明关于论文使用授权的说明C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑此页若属实,请研究生及导师签名,并装订在掌位论文的摘要前。,所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说研究生┟:本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。明并表示了谢意。.
第滦髀引言随着日益增长的能源需求,传统的化石燃料能源体系正在面临挑战。首先,石油和天然气的蕴藏量较为有限,可能会在本世纪中叶日趋枯竭。同时,世界未来几十年的经济发展,还是要高度依赖石油和天然气。其次现在引起全球气候恶化的温室效应,一半以上是由于目前的能源体系。人类社会发展至今绝大部分的能量转化是通过热机过程来实现的,不但转化效率低,造成严重的能源浪费,而且产生大量的粉尘、二氧化碳、氮的氧化物和硫的氧化物等有害物质以及噪声。由此造成的大气、水质、土壤等污染,严重地威胁着人类的生存环境【。因此,提高能源的利用率和发展替代能源已成为世纪的主要议题之一。从环境保护和常规能源不可再生性的角度来看,开发清洁的可再生能源为人们所用,已成为当今世界能源利用的发展趋势。其中,氢能作为一种有发展前景、可再生的清洁能源,已引起了人们的广泛关注。目前,氢能的利用形式主要有两种,一是直接将氢燃烧,使氢能转化为热能或电能;二是通过先进的发电装置,如燃料电池,将氢能转化为电力。燃料电池是一种电化学的发电装置,不同于常规意义上的电池。燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能,能量转化效率较高,几乎不排放氮氧化物和硫氧化物。燃料电池研制造方法和工作方式不同,但都需要对燃料电池进行监控。就研究开发而言,测试可以描述和优化能量输出,延长燃料电池堆的使用寿命和耐久性。通常燃料电池堆由多个单片电池串联组成,在电堆运行过程中,单片电池的异常会影响整个电堆的性能与安全,为评估燃料电堆性能并及时发现异常的单片电池,必须对燃料电池电堆内阻实时监测5テ剂系绯乜傻刃R个实际的可调电压源,其内阻是衡量电子和质子在电极内传输难易程度的主要标志,是决定燃料电池发电效率的关键参数,也是燃料电池是否正常的最直接反映,所以通过检测燃料电池电堆的单片内阻具有十分重要的意义。同时,燃料电池电堆电压是电池发电性能的直接反映,