燃料電池內(nèi)阻測試用可控交流電流源研究與設(shè)計(jì).pdf

1、在質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)中，燃料電池內(nèi)阻是衡量電子和質(zhì)子在電極內(nèi)傳輸難易程度的主要標(biāo)志，也是決定電堆發(fā)電效率的關(guān)鍵參數(shù)。通過實(shí)時測量燃料電池內(nèi)阻以獲取電池運(yùn)行的實(shí)時動態(tài)信息，增進(jìn)對燃料電池反應(yīng)機(jī)理的理解和分析，這對提高燃料電池耐久性及使用壽命具有非常重要的意義。而在燃料電池內(nèi)阻在線測試系統(tǒng)中，可控交流電流源作為整個測試系統(tǒng)的激勵源顯得尤為關(guān)鍵。本文正是以燃料電池內(nèi)阻測試用可控交流電流源為研究對象，以DSP為核心控制器，通過DC/DC和D

2、C/AC兩級功率變換單元的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高精度、寬范圍的變頻變幅正弦電流的輸出，具體研究內(nèi)容如下： 首先從整體上論述了電流源系統(tǒng)的各個組成部分，提出了用電壓型逆變橋?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)流輸出的控制方案，并通過對電壓型逆變橋的等效分析論證了該方案的可行性。以數(shù)字實(shí)現(xiàn)難易程度以及輸出效果的好壞為依據(jù)，通過對兩種經(jīng)典的SPWM調(diào)制方式對比分析，采用了單極性SPWM調(diào)制方式，同時開展了控制算法的對比研究。 根據(jù)電流源系統(tǒng)的具體要求，采用DSP作

3、為主控制器，給出了基于DSP的系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，構(gòu)建了模塊化的硬件平臺，包括控制模塊，前級DC/DC功率模塊，逆變主模塊，通訊模塊，輔助電源部分和保護(hù)電路，并具體實(shí)現(xiàn)了各個模塊的硬件電路的設(shè)計(jì)。 在逆變主電路模型的基礎(chǔ)上，建立了雙電流閉環(huán)控制模型并進(jìn)行仿真研究，仿真結(jié)果表明雙電流環(huán)控制具有很好的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)。通過對傳統(tǒng)的連續(xù)PID控制到離散的增量式PI控制的研究，設(shè)計(jì)了基于DSP的帶積分飽和環(huán)節(jié)的增量式數(shù)字PI控制器。