面向海洋浮标的SOFC供电系统的控制器研究

发布时间：2017-09-22 03:24

  本文关键词：面向海洋浮标的SOFC供电系统的控制器研究

  更多相关文章： 海洋浮标 固体氧化物燃料电池 基于模型的设计 半实物仿真平台

【摘要】：海洋浮标是一种水文气象观测平台,在海洋环境监测系统中起着重要作用,但目前供能问题已经严重制约着海洋浮标的进一步发展和应用。本文提出的面向海洋浮标的固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)供电系统,具有能量密度高,发电效率高,供电周期长,易于补给,维护成本低廉等特点。如何将这种新的供电方式应用到海洋浮标上,并控制其稳定高效运行,是一个很有意义的研究方向。海洋浮标在一个工作周期内分为待机、数据采集计算、数据发送三个工作状态,不同工作状态功率需求不同。待机状态功耗较小,数据采集计算次之,数据发送瞬时功耗较大,三个状态转换时功率需求呈阶跃变化。同时,对SOFC而言,当温度确定时输出功率特性曲线也随之确定,因此本文制定了一种控制策略,通过调节输入空气流量使SOFC电堆温度保持在最优工作温度,然后通过监测海洋浮标负载两端电流变化判断其功率需求,进而输入相应流量的氢气来实现SOFC输出功率对海洋浮标负载功率变化的快速跟踪。根据这种控制策略,论文利用基于模型的设计(Model Based Design,MDB)方法,快速实现面向海洋浮标的固体氧化物燃料电池DSP控制器的开发,并搭建xPC Target半实物仿真平台,对控制器进行了硬件在环仿真测试。本文通过引入基于模型的设计方法和半实物仿真测试平台,加快了面向海洋浮标的SOFC控制器的开发,保证了其可靠性,节约了成本,解决了将SOFC运用于海洋浮标时的控制问题。
【关键词】：海洋浮标 固体氧化物燃料电池 基于模型的设计 半实物仿真平台
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM911.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究概况11-15
• 1.3 论文的主要研究内容15-17
• 2 燃料电池电管理系统建模17-27
• 2.1 SOFC系统简介17-19
• 2.2 SOFC系统电堆建模19-23
• 2.3 DC/DC变换器建模23-25
• 2.4 海洋浮标系统电特性建模25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 燃料电池系统控制策略27-35
• 3.1 负载功率快速跟踪控制策略27-30
• 3.2 控制器的设计30-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 SOFC控制器的硬件程序设计35-43
• 4.1 基于模型的设计方法35-36
• 4.2 基于模型的设计方法的SOFC控制器开发36-42
• 4.3 本章小结42-43
• 5 控制器硬件在环仿真测试43-54
• 5.1 半实物仿真技术的原理43-44
• 5.2 xPC半实物仿真平台44-49
• 5.3 DSP控制器硬件在环仿真49-53
• 5.4 本章小结53-54
• 6 总结与展望54-56
• 6.1 全文总结54-55
• 6.2 研究展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60

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本文编号：898522