背负式燃料电池应急发电系统设计

发布时间：2024-03-14 23:44

　　针对抢险救灾、处置突发事件、野外勘测等应急供电的需求,本论文提出一种便携式燃料电池应急发电系统,该系统由燃料电池、锂电池、DC/DC变换器、充电管理电路、主控制器组成,主要研究内容如下:首先对燃料电池应急供电系统拓扑结构进行研究设计,提出并联与充电分开控制的拓扑结构,设计了理想二极管电路用于锂电池防反保护,设计四开关升降压变换器用于充电管理。其次在对燃料电池和锂电池的混合能量管理上引入逻辑门限策略与模糊控制算法,使用Matlab/Simulink建立了系统仿真模型并进行了仿真验证。仿真结果表明能量管理策略可以在负载瞬间加重时抑制燃料电池输出尖峰电流,对燃料电池起到有效的保护,同时提高系统燃料利用率。然后提出燃料电池运行控制策略,对风冷燃料电池运行控制器进行研究设计,最后对系统各单元硬件电路及应用程序进行设计开发,研制了系统样机。样机额定功率为1000W,重量为12.5kg,携带电量为8kWh,能量密度为640Wh/kg,达到预期设计目标。

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?ＥＰＳ蓄电池紧急供电电源（左）、燃油发电机（右）??

备供电的轻型应急电源，对于抢险救灾、野外应急等场合都具有重要意义。??目前我国野外应急电源以带蓄电池的紧急电源（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｅ?Ｐｏｗｅｒ?Ｓｕｐｐｌｙ，??ＥＰＳ）和燃油发电机两种类型为主⑴，如图１．１所示。??ｉｓ?达??＝＊?＇?Ｉ?ＷｍＪ??图１．１?ＥＰＳ蓄电池紧急....

图２．１?ＰＥＭ燃料电池基本工作原理和结构示意图??在电解质和交换膜连接处催化剂的作用下，从交换膜一侧输入的氢气分子??

是电动汽车、便携式电源等领域的理想能源。本文选用质子交换膜燃料电池作为??系统主电源，其单体电池一般由质子交换膜（包括催化剂）、电极、和集流板组??成，基本原理如图２．１所示：??外部负载??＼?／??＾???集巧，，，气、，板??Ｍｌ?ＩｐＪ????／??（２ｅ－??＿＿＿?／....

图２．２空冷自增湿ＰＥＭＦＣ系统组成图??

２．１．３燃料电池输出特性??在ＰＥＭＦＣ研究中，通常使用“电压－电流密度曲线”（又称为极化曲线）来??表示燃料电池对外输出的性能，如图２．３所示。燃料电池在运行期间存在不可逆??的损失，实际输出电压要小于理论的电动势值，该现象称为极化。??极化主要分为活化极化、欧姆极化、浓差极....

图２．３?ＰＥＭＦＣ输出特性图??１２??

?热慑??Ｙ?Ｔ?▼?▼??图２．２空冷自增湿ＰＥＭＦＣ系统组成图??２．１．３燃料电池输出特性??在ＰＥＭＦＣ研究中，通常使用“电压－电流密度曲线”（又称为极化曲线）来??表示燃料电池对外输出的性能，如图２．３所示。燃料电池在运行期间存在不可逆??的损失，实际输出电压要小于理论....

本文编号：3928225