基于PowerPC的燃料電池控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、燃料電池以零排放、能量轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、以及維護(hù)性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，被稱為繼水電、火電和核電之后第四種發(fā)電裝置，日益受到各國政府和各大企業(yè)的廣泛關(guān)注。質(zhì)子交換膜燃料電池更是由于其工作溫度低，功率密度高等特點(diǎn)，成為最具發(fā)展?jié)摿Φ娜剂想姵亍？刂破魇潜Ｕ先剂想姵卣９ぷ?，提高壽命和可靠性的關(guān)鍵。本文開展質(zhì)子交換膜燃料電池控制器研究與設(shè)計(jì)，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 分析了質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與原理，其中重點(diǎn)分析了氫氣供給單元、

2、空氣供給單元及冷卻循環(huán)系統(tǒng)三大組成部分；對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電池控制系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)比分析了相關(guān)技術(shù)方案，提出以處理速度快、抗干擾能力強(qiáng)、接口資源豐富的32位PowerPC微處理器MPC5554為核心的總體控制方案。
　　 設(shè)計(jì)了基于MPC5554的控制器硬件，包括模擬和數(shù)字信號(hào)采集及處理電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、過流保護(hù)電路、SCI通訊電路、CAN通訊電路，并對(duì)各參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析。針對(duì)質(zhì)子交換膜燃料電

3、池的電磁環(huán)境，分析了控制器的電磁兼容性需求，從硬件電路板布局規(guī)劃、布線設(shè)計(jì)、疊層規(guī)劃多方面來設(shè)計(jì)PCB，以提高可靠性。
　　 重點(diǎn)分析質(zhì)子交換膜燃料電池的水管理意義以及影響因素-空氣濕度特性，提出理論解決方案并選取合適解決方案-焓輪加濕。然后，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段了解焓輪加濕器的加濕特性。在此基礎(chǔ)上闡述常規(guī)PID控制濕度策略。最后，針對(duì)濕度控制中存在的時(shí)滯性特性，提出了優(yōu)化控制方案，通過計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)，選擇適合的控制參數(shù)。對(duì)控制結(jié)