简论基于MATLAB燃料电池半实物仿真系统设计-

论文导读：料电池系统建模23-393.1燃料电池电压模型23-273.2空气供给系统模型27-343.2.1风机模型27-293.2.2PEMFC阴极气体流道模型29-343.3氢气流道模型34-363.4冷却系统模型36-383.4.1热量模型36-373.4.2散热器模型37-383.5本章小结38-39第4章燃料电池半实物仿真系统接口设计39-494.1接口设计案例规划394.2上位机与制约板
摘要：燃料电池作为一种新兴环保发电方式,对缓解能源危机具有重大作用。燃料电池电堆安全可靠、高效率地运转需要高性能的制约系统,而开发燃料电池制约系统有着开发周期长、调试历程复杂等不足。针对这一难题,本论文搭建了基于MATLAB的燃料电池半实物仿真平台,将半实物仿真的运用扩展到燃料电池的探讨领域,可以缩短开发周期以及节省研制成本,为燃料电池的研发工作创造更有利的条件。本论文概述了课题的背景资料、探讨作用,探讨了半实物仿真和燃料电池建模等方面的最新国内外探讨近况,以工作原理与系统结构的角度介绍燃料电池的特性,以及燃料电池各子系统的工作情况。根据燃料电池系统工作原理和结构特点,结合机理模型和经验模型的策略,基于MATLAB建立了燃料电池的单片电压模型及燃料电池子系统(空气供给系统、氢气供给系统、冷却系统)的动态模型。采取CSerialPort串口编程工具实现了制约器与上位机之间的串口通信,提出了Simupnk模型与外部接口的解决案例,即RTW/Real-Time Windows Target单机型实时方式,实现了Simupnk模型与实物的实时通信。采取本论文构建的基于Real-Time Windows Target实时内核环境下燃料电池半实物仿真系统,在不同的工作条件下对实际燃料电池的测试结果和半实物仿真系统的仿真结果进行比较,仿真结果表明燃料电池半实物仿真平台不受硬件设备及环境等因素的影响,可以模拟一些极限工况,缩短了燃料电池制约器的开发周期,节省研制成本。关键词：燃料电池论文半实物论文MATLAB论文模型论文实时论文
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Abstract5-8
第1章 绪论8-14

1.1 选题目的及作用8-9

1.2 国内外探讨近况浅析9-12

1.2.1 半实物仿真探讨进展概况9-10

1.2.2 燃料电池探讨进展概况10-12

1.2.3 燃料电池建模进展概况12

1.3 本论文的主要探讨内容12-14

第2章 燃料电池概况和半实物仿真概述14-23

2.1 质子交换膜燃料电池的工作原理14-17

2.

1.1 单体PEMFC的结构特点14-15

2.

1.2 PEMFC的工作原理15-16

2.

1.3 质子交换膜燃料电池的工作特性16-17

2.2 燃料电池系统结构设计17-20

2.1 空气供给系统结构设计17-18

2.2 氢气供给系统结构设计18-19

2.3 冷却水循环系统结构设计19-20

2.3 半实物仿真技术20-22

2.4 本章小结22-23

第3章 基于MATLAB的燃料电池系统建模23-39

3.1 燃料电池电压模型23-27

3.2 空气供给系统模型27-34

3.

2.1 风机模型27-29

3.

2.2 PEMFC阴极气体流道模型29-34

3.3 氢气流道模型34-36

3.4 冷却系统模型36-38

3.4.1 热量模型36-37

3.4.2 散热器模型37-38

3.5 本章小结38-39

第4章 燃料电池半实物仿真系统接口设计39-49

4.1 接口设计案例规划39

4.2 上位机与制约板接口设计及其实现39-43

4.

2.1 串口通信编程策略介绍40-42

4.

2.2 CSerialPort串口通信编程解决案例42-43

4.3 实时工作间仿真解决案例43-48
4.

3.1 PCI-1713/PCI-6703介绍44-45

4.

3.2 RTWT下I/O驱动程序开发45-48

4.

3.3 S函数的调用48

4.4 本章小结48-49
第5章 燃料电池半实物系统的仿真49-58

5.1 模拟仿真测试49-56

5.

1.1 代码检测结果49-50

5.

1.2 性能模拟结果50-53

5.

1.3 温度仿真结果53-55

5.

1.4 瞬态响应结果55-56

5.2 实际工作特性比较仿真结果56-57

5.3 仿真结果总结57-58

第6章 总结与展望58-60

6.1 全文工作总结58-59

6.2 展望59-60

致谢60-61
参考文献61-63