燃料电池发电系统控制优化与设计

发布时间：2020-12-02 13:37

　　随着时代的发展,更加清洁高效的能源必将替代传统的化石能源。氢能源作为清洁能源的一种,是目前最有发展前景的能源,所以针对氢燃料电池的研究具有非常重要的实际意义。本文针对目前燃料电池发展的现状,选择燃料电池公交车发电系统进行研究与设计,并深入到燃料电池输出目标的算法优化控制问题上,主要内容介绍如下:根据燃料电池发电系统的工作原理和要求,重新设计了燃料电池公交车的发电系统的总体架构。包括使燃料电池工作起来的各种辅助系统构成以及各系统的协调通讯,并完成了对燃料电池工作信息进行上传的云通信模块的设计。完成了燃料电池的控制架构和主板的硬件设计,考虑到需要控制的模块和接受处理的信息过多,为了更便于对燃料电池发电系统进行信息的采集处理和算法控制,本文控制模块采用分布式架构进行控制。选择使用ARM芯片为主板的控制核心,搭配外围电路,重新设计了采样、通讯、控制输出/输入和GPRS通讯等的外设模块。为了对燃料电池发电系统输出功率和效率的双目标进行优化控制,引入了一种改进的带约束处理机制的自适应差分进化双目标优化算法。并在MATLAB上进行仿真模拟对比算法优化前后的输出功率和效率,从而从理论方面验证算法在燃料... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全文通过对燃料电池发电系统进行建模的状态，使用合理高效的控制算法和策

第 2 章 燃料电池发电控制系统总体设计燃料电池的发电系统是燃料电池公交车的核心部分，也是与传统动力车辆以及混合动力车辆的最大不同之处。本章将传统的燃料电池发电系统和数字云技术结合，从而设计出全新的燃料电池发电系统总体架构。2.1 燃料电池发电系统的组成一个标准的燃料电池发电系统必须包含可以进行电化学反应的燃料电池电堆；给电堆发电提供必要的氢气和氧气的供给设备；给氢气和氧气进行加湿使电堆水平衡的加湿模块；给整个系统进行散热的散热设施。燃料电池发电系统结构如图 2-1 所示，本课题为了实现燃料电池输出功率 50KW，并考虑到系统的供电方便，因此将已有的两个 25KW 燃料电池堆进行串联输出。本文对燃料电池组成的各系统的控制进行了控制器上面的整合，因此不单独介绍保护模块。

所以需要氢气供给系统为其提供高纯度的氢气。氢气供氢气一般存储在储氢罐中，按照系统的需要可以通过氢气供给系统给堆提供不同压力和流量的氢气。目前已有许多可用的商业化储氢技术氢储氢、高压储氢和金属氢化物储氢等，其中车用最常采用的是高压可以有多种尺寸和压力范围。本课题设计的氢气供给系统结构图如图。燃料电池发电系统控制器

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本文编号：2895399