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基于DSP的燃料电池空气供给控制器研究与实现

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第1章 绪论

1.1引言

1.2课题的研究意义

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容

第2章 燃料电池空气供给控制系统方案设计

2.1空气供给控制系统方案设计

2.2燃料电池空气供给系统要求

2.3空气供给系统重要部件选型

2.4本章小结

第3章 燃料电池空气供给控制系统建模

3.1燃料电池空气供给系统组成

3.2燃料电池数学模型的建立

3.3燃料电池空气供给系统模型的建立

3.4气道流通通道传输数学模型建立

3.5空气压缩机数学模型建立

3.6本章小结

第4章 燃料电池空气供给控制策略研究

4.1空气供给系统总体控制策略设计

4.2 PID控制算法简述

4.3模糊PID控制算法研究

4.4仿真与结果分析

4.5本章小结

第5章 空气供给控制系统硬件方案设计

5.1空气供给系统硬件的总体设计

5.2驱动电机的功率变换器设计

5.3驱动电路设计

5.4信号采集与处理电路设计

5.5 PWM输出电路设计

5.6保护电路设计

5.7硬件的抗干扰措施

5.8本章小结

第6章 空气供给系统软件设计

6.1软件设计环境简介

6.2系统软件设计思想

6.3软件各个模块设计

6.4本章小结

第7章 全文总结及展望

7.1全文工作总结

7.2全文展望

致谢

参考文献

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摘要

由于全球变暖,城市雾霾,化石燃料的不断消耗枯竭所带来的环境、能源问题越来越严重,质子交换膜燃料电池作为清洁节能环保高效新能源发电装置,日益受到各国政府、学者的关注和重视。空气供给系统是燃料电池系统的重要组成部分,空气流量控制的响应速度与燃料电池电化学反应速度间存在矛盾。针对这个问题,本文开展燃料电池空气供给系统控制研究。主要研究内容如下:
  提出了基于DSP的燃料电池空气供给系统设计方案。介绍了空气供给系统的需求。选取双螺旋空气压缩机和开关磁阻电机作为空气供给系统的核心部件。并分析了系统中核心部件空气压缩机以及驱动电机的结构和工作原理。
  建立了燃料电池空气供给控制系统的机理模型,研究了空气供给控制系统控制策略。为了提高该系统中空气流量的响应速度,设计了空气流量闭环空气供给控制系统。分别运用PID控制策略和模糊PID控制策略对空气流量进行调节。通过仿真与结果分析,模糊PID控制策略能够明显地提升空气供给的响应速度,进而可以改变空气供给控制系统的动静态性能。
  根据燃料电池空气供给控制需求,以数字信号处理器DSP为核心,设计了空气供给系统硬件,完成了高精度信号采集与调理电路,驱动电机的电流、转子位置检测电路,空气流量的检测电路,故障保护电路,PWM输出电路,驱动电机驱动电路等模块电路的设计。
  设计了控制系统软件。以CCS软件作为平台,利用C语言进行程序设计,完成了初始化、驱动电机启动,空气流量等信号检测,A/D转换,电机换相以及故障保护等模块软件开发。

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