固体氧化物燃料电池热管理系统的研究与设计

论文摘要

固体氧化物燃料电池（SOFC）具有高能量转化效率、零污染、零噪声等优点,因此是一种十分理想的可替代能源。SOFC在应用中,要保持安全、高效的运行状态,SOFC电堆的工作温度环境起着关键作用,为此必须为其设计出合理的SOFC热管理系统对其工作温度进行合理、有效的控制。SOFC热管理系统的设计需要考虑的因素很多,主要包括工艺结构的设计、控制策略的设计、控制策略的实现等几个重要方面,本文将从以上这三个方面入手对SOFC热管理系统进行设计。本文的工作主要包括:首先,从工艺结构上对SOFC热管理系统进行详细分析,并结合试验数据采用T-S模糊建模方法建立SOFC热管理系统的模型;然后,基于建立的模型,采用普通PI控制方式和串级PI控制方式对SOFC的工作温度进行控制,通过测试发现串级PI控制能更有效的控制SOFC的工作温度,从而完成了控制策略的设计;接着,采用XPC快速控制原型方式将仿真下的控制策略转化为XPC平台下的实时控制代码,对控制策略进行验证,完成了控制策略的实现;最后,为了从体积庞大的XPC平台顺利过渡到小巧的MPC555平台,以提高系统的集成度向产品级目标迈进,完成了UCOS实时操作系统在MPC555平台上的移植。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 论文的主要工作和章节安排
• 2 热管理系统模型的搭建
• 2.1 SOFC 系统的工艺结构
• 2.2 建模方法简介及选择
• 2.3 SOFC 系统的T-S 模糊建模
• 2.4 本章小结
• 3 热管理系统控制策略的研究
• 3.1 逻辑控制过程控制器的设计
• 3.2 连续动态过程控制器的设计
• 3.3 逻辑控制与连续控制的统一
• 3.4 本章小结
• 4 控制策略在XPC 平台的实现和验证
• 4.1 快速控制原型与XPC 平台
• 4.2 XPC 平台的搭建
• 4.3 硬件在回路仿真与控制策略验证
• 4.4 本章小结
• 5 UCOS 实时操作系统在MPC555 上的移植
• 5.1 MPC555 硬件平台简介
• 5.2 UCOS 实时操作系统简介
• 5.3 UCOS 操作系统的内核结构
• 5.4 UCOS 系统的移植工作的展开
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表的论文