集成于大升压比DC/DC的车载燃料电池内阻测试系统研究
发布时间：2021-04-28 02:59
燃料电池清洁环保、能量转换率高,对其进行内阻在线监测是保证燃料电池安全、高效工作的关键。利用Boost变换器纹波进行在线检测可减小设备体积,缩短测试时间,当燃料电池应用于某些车载场合时（例如增程式燃料电池汽车）,其输出电压较低,需采用大升压比DC/DC电路获得高电压以驱动电机。针对这一问题,本文设计具有大升压比的DC/DC变换器,将交流激励信号源集成在DC/DC变换器上,使测试系统更适用于燃料电池汽车等体积受限且电压等级要求高的场合。本文主要研究内容如下:提出了集成于大升压比DC/DC变换器的车载燃料电池在线内阻测试方案。分析了燃料电池内阻模型以及其Nyquist特性曲线;根据燃料电池输出特性,结合燃料电池汽车使用需求,设计了通过大升压比变换器引入测试所需的三角波小信号实现在线EIS（Electrochemical Impedance Spectroscopy）检测结构。设计了大升压比的燃料电池在线内阻测试DC/DC电路拓扑。选择合理的内阻参数,结合测试原理,设计了Boost电路与DC/AC/DC全桥变换器的级联的两级升压拓扑结构,Boost变换器实现微小扰动信号的引入,后级的全桥变换...
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 集成于大升压比DC/DC的内阻测试原理
2.1 燃料电池分析
2.1.1 燃料电池工作原理
2.1.2 内阻等效模型
2.2 燃料电池内阻测试方法及原理
2.2.1 电流阻断法
2.2.2 交流阻抗法
2.2.3 EIS电化学阻抗谱法
2.2.4 本设计方案测试法
2.3 燃料电池在线内阻测试系统方案设计
2.3.1 测试系统需求分析
2.3.2 车载燃料电池EIS检测系统结构
2.4 本章小结
第3章 车载燃料电池在线内阻测试系统的设计
3.1 内阻模型设计与分析
3.1.1 燃料电池模型参数设计
3.1.2 燃料电池模型Nyquist特性分析
3.2 大升压比DC/DC测试电路分析与设计
3.3 主控制器系统硬件设计
3.4 本章小结
第4章 内阻测试用变换器的建模及系统仿真分析
4.1 大升压比DC/DC变换器建模
4.1.1 Boost变换器建模
4.1.2 全桥变换器建模
4.2 高频变压器模型分析
4.3 测试系统控制器设计
4.4 系统仿真实验与结果分析
4.4.1 交流激励信号产生
4.4.2 仿真结果及分析
4.5 本章小结
第5章 实验过程与结果分析
5.1 电路参数计算及器件选择
5.1.1 内阻模型选型
5.1.2 电感参数计算
5.1.3 电容参数计算
5.1.4 高频变压器参数计算
5.1.5 功率开关管及二极管选型
5.2 程序设计
5.2.1 主程序设计
5.2.2 中断程序设计
5.3 实验结果与分析
5.3.1 实验平台与波形分析
5.3.2 在线FFT分析
5.3.3 测试结果分析
5.3.4 误差分析
5.3.5 不同含水量状态下的内阻测试
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果及课题研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J]. 马建,刘晓东,陈轶嵩,汪贵平,赵轩,贺伊琳,许世维,张凯,张一西. 中国公路学报. 2018(08)
[2]燃料电池用隔离升压全桥变换器的研究[J]. 黄亮,高扬,全书海,黄宬. 电力电子技术. 2016(11)
[3]燃料电池DC/DC变换器的设计[J]. 王晔. 电源技术. 2016(08)
[4]PEMFC电池堆单体电池电压巡检系统开发与实验[J]. 王慕之,赵思臣,王奔,韩明,贾俊波. 电源技术. 2016(01)
[5]燃料电池汽车研究现状及发展[J]. 李建秋,方川,徐梁飞. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[6]交流阻抗技术在质子交换膜燃料电池上的研究进展[J]. 蔡光旭,郭建伟,王佳. 化工进展. 2014(01)
[7]全桥式DC/AC/DC变换器的建模与仿真[J]. 皇金锋. 计算机仿真. 2013(04)
[8]汽车控制的研究现状与展望[J]. 陈虹,宫洵,胡云峰,刘奇芳,高炳钊,郭洪艳. 自动化学报. 2013(04)
[9]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
[10]基于USB通信的PEMFC内阻在线测试系统设计[J]. 李小君,陈启宏. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2012(01)
硕士论文
[1]基于DSP的频谱分析系统的设计[D]. 李振华.哈尔滨工程大学 2012
[2]质子交换膜燃料电池内阻测试装置的设计与实现[D]. 张鸽.武汉理工大学 2012
[3]燃料电池单片内阻在线检测系统设计与实现[D]. 韩锐.武汉理工大学 2010
本文编号：3164669
【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】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 集成于大升压比DC/DC的内阻测试原理
2.1 燃料电池分析
2.1.1 燃料电池工作原理
2.1.2 内阻等效模型
2.2 燃料电池内阻测试方法及原理
2.2.1 电流阻断法
2.2.2 交流阻抗法
2.2.3 EIS电化学阻抗谱法
2.2.4 本设计方案测试法
2.3 燃料电池在线内阻测试系统方案设计
2.3.1 测试系统需求分析
2.3.2 车载燃料电池EIS检测系统结构
2.4 本章小结
第3章 车载燃料电池在线内阻测试系统的设计
3.1 内阻模型设计与分析
3.1.1 燃料电池模型参数设计
3.1.2 燃料电池模型Nyquist特性分析
3.2 大升压比DC/DC测试电路分析与设计
3.3 主控制器系统硬件设计
3.4 本章小结
第4章 内阻测试用变换器的建模及系统仿真分析
4.1 大升压比DC/DC变换器建模
4.1.1 Boost变换器建模
4.1.2 全桥变换器建模
4.2 高频变压器模型分析
4.3 测试系统控制器设计
4.4 系统仿真实验与结果分析
4.4.1 交流激励信号产生
4.4.2 仿真结果及分析
4.5 本章小结
第5章 实验过程与结果分析
5.1 电路参数计算及器件选择
5.1.1 内阻模型选型
5.1.2 电感参数计算
5.1.3 电容参数计算
5.1.4 高频变压器参数计算
5.1.5 功率开关管及二极管选型
5.2 程序设计
5.2.1 主程序设计
5.2.2 中断程序设计
5.3 实验结果与分析
5.3.1 实验平台与波形分析
5.3.2 在线FFT分析
5.3.3 测试结果分析
5.3.4 误差分析
5.3.5 不同含水量状态下的内阻测试
5.4 本章小结
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果及课题研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策[J]. 马建,刘晓东,陈轶嵩,汪贵平,赵轩,贺伊琳,许世维,张凯,张一西. 中国公路学报. 2018(08)
[2]燃料电池用隔离升压全桥变换器的研究[J]. 黄亮,高扬,全书海,黄宬. 电力电子技术. 2016(11)
[3]燃料电池DC/DC变换器的设计[J]. 王晔. 电源技术. 2016(08)
[4]PEMFC电池堆单体电池电压巡检系统开发与实验[J]. 王慕之,赵思臣,王奔,韩明,贾俊波. 电源技术. 2016(01)
[5]燃料电池汽车研究现状及发展[J]. 李建秋,方川,徐梁飞. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[6]交流阻抗技术在质子交换膜燃料电池上的研究进展[J]. 蔡光旭,郭建伟,王佳. 化工进展. 2014(01)
[7]全桥式DC/AC/DC变换器的建模与仿真[J]. 皇金锋. 计算机仿真. 2013(04)
[8]汽车控制的研究现状与展望[J]. 陈虹,宫洵,胡云峰,刘奇芳,高炳钊,郭洪艳. 自动化学报. 2013(04)
[9]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
[10]基于USB通信的PEMFC内阻在线测试系统设计[J]. 李小君,陈启宏. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2012(01)
硕士论文
[1]基于DSP的频谱分析系统的设计[D]. 李振华.哈尔滨工程大学 2012
[2]质子交换膜燃料电池内阻测试装置的设计与实现[D]. 张鸽.武汉理工大学 2012
[3]燃料电池单片内阻在线检测系统设计与实现[D]. 韩锐.武汉理工大学 2010
本文编号：3164669
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3164669.html
