基于PEMFC分布式发电系统的动态特性分析

分析了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的机理模型,在此基础上运用MATLAB的Simulink仿真工具,建立了PEMFC发电系统带负载模型。通过仿真,分析了负载对PEMFC电堆的各项动态特性(燃料的流量、效率、输出电压等)的影响,以及DC/DC、负载端的电压响应。仿真结果中负载电压呈三相交流正弦波形,表明搭建的整个PEMFC发电系统是基本正确的,为实现PEMFC并网的实时分析和动态优化提供了理论依据和参考方法。     

燃料电池备用电源系统设计与控制研究

为了弥补燃料电池作为独立备用电源存在的不足,提出一种以燃料电池为主电源、蓄电池为辅助电源的备用电源系统。根据燃料电池备用电源系统特性,提出了系统电压阈值补偿控制策略及蓄电池充放电控制策略,实现备用电源的不间断切换及动态补偿。基于提出的系统结构和控制策略,研发了一台3 kW燃料电池备用电源样机系统。实际测试表明,所提的系统结构及控制策略实用、有效,所设计的燃料电池备用电源系统可用作不间断备用电源。     

单片机与FPGA/CPLD总线接口逻辑设计

设计一种基于MCS-51单片机与FPGA/CPLD的总线接口逻辑,实现单片机与可编程逻辑器件数据与控制信息的可靠通信,使可编程逻辑器件与单片机相结合,优势互补,组成灵活的、软硬件都可现场编程的控制系统.在设计中采用VHDL语言,实现MCS-51单片机与FPGA/CPLD的总线接口逻辑设计.试验表明,该总线接口逻辑工作稳定、可靠,使MCS-51单片机与FPGA/CPLD能够完美结合.     

基于扩张状态观测器的PEMFC发电系统串级滑模控制方法

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)发电系统过氧比(oxygen excess ratio,OER)控制过程中存在强非线性、不确定性以及外部干扰,对系统的稳定高效运行提出挑战。提出一种基于扩张状态观测器(extended state observer, ESO)的串级滑模控制(cascade sliding mode control,CSMC)方法。该控制方法采用双环控制策略,控制内环为基于ESO的等速趋近律滑模算法,其中ESO用于实现系统总扰动的实时观测与反馈补偿;外环为在一定系统边界下快速收敛的Super-twisting滑模算法。最后,在RT-LAB半实物平台上,考虑扰动及参数摄动,对所提出的CSMC方法进行对比实验。实验结果表明,所提出的控制方法不仅具有更快的响应速度及更小超调量,而且能够更好地抑制外部扰动及内部不确定性的影响,表现出更强的抗扰能力和鲁棒性。     

空冷自增湿质子交换膜燃料电池发电控制器设计

为便于对空冷自增湿质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电进行控制,根据空冷自增湿PEMFC的控制特性设计一种基于STM32F103微控制器的嵌入式发电控制器。该控制器通过采集PEMFC电堆的温度、输出电流、输出电压等参数,按照设计的控制策略,实时输出相应控制信号控制电堆稳定运行。通过实验验证了该发电控制器运行可靠、监控性能良好、实用性强,为空冷自增湿型PEMFC的实时发电控制提供了一种嵌入式控制方式。     

空冷自增湿PEMFC测试平台设计

为便于对空冷自增湿质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能测试及控制算法设计,基于工控机、Lab VIEW及USB数据采集模块设计了一种通用开放式空冷自增湿PEMFC测试平台,用于对空冷自增湿PEMFC性能测试及控制算法设计与验证。测试平台通过USB数据采集模块采集PEMFC电堆的温度、输出电流、输出电压等参数,实时显示电堆当前状态参数曲线,并输出相应控制信号控制电堆稳定运行。经实验验证,该测试平台运行可靠,监控性能良好,实用性强,为研究空冷自增湿PEMFC的性能与控制算法设计提供了开放式测试平台,具有很高的实用价值。     

基于SoPC目标板Flash编程设计的创建及应用

随着EDA(电子设计自动化)技术的发展和可编程逻辑器件性能的不断提高,基于FPGA的可编程片上系统技术为系统设计提供了一种简单、灵活、高效的途径。基于NiosII的可编程片上系统(SoPC)设计中,几乎所有的应用设计都需要使用Flash存储器,而Flash的编程必需相应的目标板Flash编程设计支持。结合实际应用详细论述了目标板Flash编程设计的创建及应用。     

用于燃料电池的前级DC/DC变换器

针对燃料电池良好的应用前景和输出特性软的不足,提出了由Boost和推挽正激变换器组成的DC/DC变换器,将燃料电池组输出的二十几伏不稳定直流电压转换成300V的直流电压供给逆变器.由于推挽正激变换器工作于最大占空比,Boost采用单周期双闭环控制,开关管和输出整流管的电压应力很小,有利于变换器的优化设计.通过对各部分的分析和仿真,验证了控制策略的正确性和可行性.     

基于SoPC目标板Flash编程设计的创建及应用

随着EDA(电子设计自动化)技术的发展和可编程逻辑器件性能的不断提高,基于FPGA的可编程片上系统技术为系统设计提供了一种简单、灵活、高效的途径.基于NiosⅡ的可编程片上系统(SoPC)设计中,几乎所有的应用设计都需要使用Flash存储器,而Flash的编程必需相应的目标板Flash编程设计支持.结合实际应用详细论述了目标板Flash编程设计的创建及应用.     

MC8051单片机IP核的FPGA实现与应用

分析了与标准8051 MCU兼容的MC8051 IP核结构原理与设计层次,详细论述了MC8051 IP核的FPGA实现与应用方法.通过试验验证,其性能比标准8051 MCU高,方便与系统其他模块的集成.在各种嵌入式系统和片上系统中使用该IP核具有重要意义.