基于DSP的PEMFC测控系统设计与实现

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种最具发展潜力的新能源之一,它具有高效能、低噪音和低污染等优点,在过去的几十年里它一直是各国专家研究的热点。由于温度对空冷型PEMFC系统的发电性能有着重要影响,本文首先建立了电堆的温度模型,然后设计了基于前馈的PID反馈控制器,最后根据系统小型化要求设计了一种基于DSP的高性能小体积的测控系统。本文完成的主要工作如下：(1)分析了空冷型PEMFC系统的组成,提出了整个测控系统的具体设计方案。(2)根据能量守恒定律、电化学原理等机理,运用MATLAB软件建立了电堆的温度模型,并根据实验数据所拟合的最佳工作温度与负载的关系设计了基于前馈的PID反馈控制器,仿真结果表明此温度控制器的控制效果令人满意。(3)选用高性能的DSP芯片TMS320F2812作为测控系统的主处理器,并完成了测控系统的硬件电路设计及相应软件的设计与编写,此系统主要完成数据采集、温度控制与USB通信等功能。由相关硬件电路的调试结果与测试过程表明,此测控系统的软硬件设计合理,可以应用于实际系统。(4)完成了上位机软件的设计,并搭建了空冷型PEMFC实训系统。实验结果表明该测控系统能够完成所有测控要求,并使PEMFC在最佳工作温度点上稳定运行。