质子交换膜燃料电池（PEMFC）控制和管理系统的研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)控制和管理系统的研究，目的是为了将质子交换膜燃料电池(PEMFC)应用到船舶的电力推进上。与传统的柴(汽)油发电机和蓄电池电源相比，燃料电池的最大优点在于无污染、效率高、噪声低、可靠性强、供电性能更加稳定。但是，燃料电池的放电性能受气体压力、温度、湿度、尾气排放等影响，课题研究的目的就是分析压力、温度、湿度等参数对燃料电池放电性能的影响，并给出相应的控制方案。 论文首先介绍了研究意义以及研究的主要内容，然后对质子交换膜燃料电池的相关概念、系统的组成、工作原理等等都进行了较为详细的阐述。根据相关的分析，提出了质子交换膜燃料电池供电系统的总体控制方案。根据对影响系统性能的各个重要的因素进行了详细的分析后，给出了具体的控制方法。根据控制的方案设计了系统的硬件以及相应的软件。对实际的实验结果进行测试，从示波器上观察波形图，以证明设计方案的正确性和可行性。最后对已经完成的内容进行了总结，提出了对系统进行进一步优化控制的方案，并展望了质子交换膜燃料电池应用于船舶的电力推进的前景。 在系统的控制方案设计中，采用常压空气作为氧化剂。氢气的供给采用高压储氢瓶提供，供氢压力通过两级减压阀来实现降压和稳压，根据测量数据的分析，将进气的压力恒定在特定的值。气体的增湿采用恒温水槽和中空纤维增湿器进行增湿，湿度的测量用HS1101湿度传感器。温度的测量用DS18B20温度传感器测量，并用数码管显示出测量值，用PWM控制冷却风扇控制温度到恒定值。采用定时器计时控制排气阀，排放尾气。设计中采用了以DSP2407A为核心的数据采集(温度、湿度)控制单元、PWM波形输出控制单元和定时器单元，来实现以上的控制方案。