氢气因其高效、清洁、储量丰富被认为是21世纪最有潜力的新型能源,质子交换膜燃料电池(PEMFC)是将氢能转化为电能的装置,测控系统主要用于监测与控制燃料电池的运行状态,确保电池可靠、高效的运行。本文基于虚拟仪器软件平台,设计了百瓦级风冷型PEMFC测控系统,论文内容包括：1、通过实验研究了电堆温度、负载电流、氢气流量、氢气压力等参数对电池发电性能的影响,根据实验数据给出了电堆最佳工作温度和电磁阀排气周期的确定方法,采用广义多项式拟合以及一维插值的方法获得了它们的描述公式。2、硬件采用以PIC18F2580单片机为核心的下位机系统,实现电堆参数采集与执行器控制。单片机读取的数据包括电堆温度、环境温度、电路电流、电压等。利用温度传感器分别获取环境温度和电堆温度,经放大电路和A/D转换电路传给单片机。执行器为风扇和电磁阀,通过PWM改变风扇占空比达到调节与控制电堆温度的效果。硬件部分与上位机软件在通信协议的约定下,通过RS232进行通信。3、阐述了传统PID控制算法和模糊控制算法的原理,并且详细介绍模糊控制器的设计方法,利用LabVIEW提供的PID和模糊控制工具箱进行控制算法的仿真与比较,最后将模糊PID复合算法应用于PEMFC测控系统的温度控制中,由控制曲线图可以看出模糊PID复合控制算法控制效果理想。4、软件采用LabVIEW设计友好的人机界面,上位机读取下位机采集到的数据,进行分析、处理与存储,并通过先进的控制算法进行参数的控制以及多样化的显示。此外,上位机采用动画形式演示电池的工作原理,并实时显示电池的运行参数与工作状态。实际使用显示本系统运行稳定,能够实时的监测并显示电池的运行状态,及时控制电堆温度,定时排除多余水分和废气,保证电池安全高效的工作,整个软件界面简洁、友好、易于使用。
