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燃料电池发动机双机并联控制系统设计
| 论文题名： | 燃料电池发动机双机并联控制系统设计 |
| 关键词： | 燃料电池发动机;输出电压;双机并联;控制系统 |
| 摘要： | 随着近年来温室效应和空气污染越来越严重，清洁能源备受人们关注。燃料电池作为一种清洁的绿色发电装置，成为目前比较热门的一个研究领域。为了提高燃料电池的输出功率，往往采用燃料电池模块串联的方式，但多个燃料电池模块的串联会导致电压过高，一般的DC/DC变换器难以满足该应用需求，同时致使总体输出电压特性更软。针对以上问题，本文提出了燃料电池发动机输出电压并联方案，并设计了并联燃料电池发动机控制系统硬件，研究了燃料电池发动机双机并联控制策略，主要研究内容如下： 首先介绍了燃料电池工作的基本原理，阐述了燃料电池发动机的系统结构，并分析了各系统的构成和功能，然后对燃料电池发动机串并联结构进行了研究，比较了串并联的优缺点，针对实际应用，提出了燃料电池发动机并联的工作方式。 设计了燃料电池发动机并联控制系统硬件。在主从式控制方案的基础上，分别设计了主控制器、空气供给系统、氢气供给系统、温度控制系统以及加湿系统控制器，包括信号采集与处理电路设计、控制电路设计，设计了USB通信接口电路，满足了数据采集的需求，建立了CAN通信网络，制定了TTCAN网络通信协议。 针对燃料电池发动机双机并联的特点，设计了基于预测控制算法的风量控制策略；对温度这种具有较大滞后、非线性、时变性的控制对象，提出了模糊-PID控制算法，并进行了仿真研究，在实际应用中取得了良好效果；为了保护燃料电池并提高工作效率，提出了四种并联燃料电池发动机工作模式；设计了基于自适应控制算法的空气供给协调策略，使并联的燃料电池发动机输出功率尽量保持一致。 该控制系统在武汉理工大学自主研发的燃料电池发动机上得到了实际应用，实验结果表明控制系统工作稳定，控制策略使并联的燃料电池发动机发挥出较好的性能。 |
| 作者： | 刘洋 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 全书海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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