基于DSP的PWM控制方法在燃料电池发电系统中的应用研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于DSP的PWM控制方法在燃料电池发电系统中的应用研究姓名：张树人申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：余晴春20070101上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：张树人日期：2007年1月22日

2、76上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：张树人指导教师签名：余晴春日期：2007年1月22日日期：2007年1月22日77上海交通大学硕士学位论文基于DS

3、P的PWM控制方法在燃料电池发电系统中的应用研究摘要燃料电池是一种电化学的发电装置，它能量转化效率高、无噪音、少污染，几乎不排放氮氧化合物，是一种先进的能量转换装置。燃料电池的应用十分广泛，它可以应用在任何需要能源和动力的领域。随着我国汽车保有量的增长，石油资源不足引起传统燃料供需矛盾日益突出，汽车尾气污染也越来越严重。以燃料电池为动力的电动汽车是解决这些问题最有效也是最现实的措施。在另一方面，燃料电池作为一种先进的发电装置，可以广泛地用于手持式电子通讯和电子计算设备以及医院、银行等需要分布式发电设备的场合。为了确保燃料电池稳定并安全工作，

4、需要有完善的燃料电池控制系统。本文以6kW质子交换膜燃料电池为背景，开展燃料电池发电机控制系统的研究，以高性能的数字信号处理器（DSP）为核心，采用合理的控制策略和控制算法，开发了一种针对小型质子交换膜燃料电池发电机的控制系统。根据质子交换膜燃料电池发电机的性能特点和运行流程，设计了基于TMS320F2812DSP的燃料电池发电机控制系统。由于整个控制系统的控制对象和需采集的信号较多，逻辑结构与算法复杂，要求的实时性较强，因此本文所设计的控制系统充分利用DSP周边接口丰富、运2上海交通大学硕士学位论文算速度快的特点，分别设计了基于DSP的燃

5、料电池发电机主控系统以及温度压力、电流电压、电机控制和单体电压检测四个子系统。已取得的研究结果如下：应用脉宽调制(PWM)驱动技术，实现了对质子交换膜燃料电池空气增湿转筒的闭环控制。根据温度压力和电流电压子系统采集到的参数，通过DSP实时计算所需PWM信号占空比，再使用DSP芯片产生PWM信号，采用LMD18245T构建电机驱动电路，完成了DSP最小系统，A/D采样接口模块，速度反馈模块及功率驱动电路的硬件设计。并采用了一些抗干扰设计，使得该控制系统的硬件平台具有一定的抗干扰能力。采用结构化、模块化设计的思想，实现了燃料电池发电机控制系统的

6、软件设计。基于DSP的集成开发环境CCS，完成了相关控制软件的编写与调试。根据软件的设计要求，讨论了初始化及主程序、A/D采样、PWM信号产生、速度反馈以及PI控制等各个软件模块的功能和实现，给出了各部分的程序流程。最终完成了燃料电池发电机控制系统的硬件设计和软件设计，采用了合适的控制算法，设计出了针对6kW质子交换膜燃料电池的控制系统，对质子交换膜燃料电池的控制进行了一定的探索。关键字：质子交换膜燃料电池，燃料电池控制系统，数字信号处理器，PWM3上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONAPPLICATIONOFPWMCONTROLI

7、NFUELCELLGENERATORSYSTEMBASEDONDSPAbstractFuelcellisakindofelectrochemistryelectricitygeneratingdevicethatisoutofnoiseandpollution.ItisanadvancedenergytransferdevicehardlylettingoutN-Ocompound.Fuelcelliswidelyusedinanyplacethatisinneedoftheenergysourcesandpower.Withtheincr

8、easingquantityofcarsinChina,thecontradictionbetweenthefeedandneedofthetraditionalfuelincr