燃料电池温度控制研究

发布时间：2018-01-13 16:16

  本文关键词：燃料电池温度控制研究　出处：《武汉理工大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着环境污染和能源危机的不断加剧，清洁能源的使用越来越受到人们的关注，质子交换膜燃料电池作为清洁能源的典型代表，具有广阔的应用前景。温度是影响质子交换膜燃料电池性能的关键因素之一，燃料电池的最佳工作温度一般在60℃～80℃之内，良好的温度控制系统对燃料电池工作性能至关重要，本文以提高燃料电池性能为目标，开展燃料电池温度控制研究，主要内容如下： 分析了温度对燃料电池性能的影响，探讨了影响燃料电池温度的因素，在此基础上提出了燃料电池温度控制系统方案，设计了基于PLC的双循环回路燃料电池温度控制系统，包含上位机监控单元、PLC温度控制单元、温度处理单元等模块，，并详细分析了内循环回路和外循环回路调节燃料电池温度的工作机理。 为了实现对燃料电池温度的精确控制，首先建立了燃料电池电堆的热力学模型，然后分别建立了内循环回路和外循环回路中关键控制器件加热器模型、循环水泵模型、流量控制器模型及用于内外循环回路间进行热交换的板式换热器模型，最后分别建立了温度控制系统升温和保温两个状态的综合温度控制系统模型。 针对燃料电池温度控制系统外循环和内循环回路，分别提出了基于模糊PID控制算法和模糊控制算法的温度控制策略，详细介绍了系统中两个控制部件流量控制器和循环水泵的控制算法设计过程，并结合建立的燃料电池温度控制系统模型，利用MATLAB中的Simulink工具对系统进行了仿真分析。 基于PLC设计了燃料电池温度控制系统的主控制程序，分析了Modbus通信主从设备的工作机理，设计了通信控制程序。阐述了模糊PID算法在PLC控制器中的实现过程，完成对燃料电池温度控制系统的设计。 将设计的温度控制系统应用到燃料电池测试系统中，实验结果与仿真结果基本一致，表明本文提出的燃料电池温度控制方法是有效的。
[Abstract]:With the increasing environmental pollution and energy crisis, people pay more and more attention to the use of clean energy, proton exchange membrane fuel cells as a typical representative of clean energy. Temperature is one of the key factors affecting the performance of proton exchange membrane fuel cells. The optimal operating temperature of fuel cells is generally within 60 鈩

本文编号：1419595