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摘要燃料电池因其能量转换效率高和环境友好而受到人们的重视。其中，质子交换膜燃料(PEMFC)的性能尤为突出。为了提高燃料电池的放电性能和使用寿命，燃料电池测控系统的研究越来越重要。
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首先对燃料电池的意义以及内容进行了研究，然后对质子交换膜燃料电池（PEMFC）的相关概念、系统组成和工作原理进行了较为详细的阐述。接着，分析了影响质子交换膜燃料电池（PEMFC）系统性能的因素，采用TMS320F2812芯片，提出了质子交换膜燃料电池（PEMFC）测控系统的硬件设计方案并对部分模块进行了软件设计。最后，根据硬件设计方案完成了质子交换膜燃料电池(PEMFC)测控系统的电路设计，经过初步检验，系统实现了测控系统的基本控制功能，并对这段时间的工作进行了总结。10414
关键词 质子交换膜燃料电池（PEMFC） 测控系统 DSP TMS320F2812
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Hardware design of fuel cell control system based on DSP
Abstract
Fuel cells have been paid attention because of their high energy conversion efficiency and environmental friendliness. The performance of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is particularly prominent. In order to improve the fuel cell discharge performance and service life, fuel cell control system becomes more and more important.
Firstly, paper introduces the significance and the main content of fuel cell research, and then makes a more detailed elaboration of the related concepts for the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), system components and working principle. According to the relevant analysis, using the chip TMS320F2812, the overall control scheme of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is presented and then the software initialization of parts of components is accomplished. Finally, through the initial verification, the hardware design based on the overall control scheme of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) monitoring system is completed with a summary of the content.
Keywords Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), Control system, DSP, TMS320F2812
目 次
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究意义及应用前景 2
1.3 质子交换膜燃料电池测控研究现状 2
1.4 研究内容 3
1.5 本章小结 4
2 质子交换膜燃料电池（PEMFC）概述 5
2.1 燃料电池概述 5
2.2 质子交换膜燃料电池（PEMFC）简介 7
2.3 PEMFC性能的影响因素分析 10
2.4 本章小结 13
3 PEMFC测控系统的硬件设计方案 14
3.1总体设计方案 14
3.2各控制单元的设计方案 15
3.3 本章小结 18
4 PEMFC测控系统的电路设计 19
4.1总体电路方案设计 19
4.2各功能电路设计 20
4.3 本章小结 32
5 PEMFC测控系统的软件设计 33
5.1 系统主程序设计 33
5.2 电压电流采集软件设计 34
5.3 温度采集软件设计 35
5.4 本章小结 36
结 论 37
致 谢 39
参 考 文 献 40
附 录 42
1 绪论
1.1 课题背景
能源是人类赖以生存以及社会发展进步的重要物质基础，是国家文明发展程度和人民生活水平的重要指标，而随着煤、石油、天然气等不可再生资源的日益减少，可再生资源就越发突显出了它的重要地位。20世纪所建立起来的庞大能源系统已无法适应未来社会对高效、清洁、经济、安全的能源体系的要求，能源发展正面临着巨大的挑战[1]。为推进中国能源行业的科技进步，满足可持续发展的要求，国家在“十一五”和“十二五”规划中都对可再生能源的发展提出了很高的要求，也出台了很多相关的政策。尤其是随着国家对新能源汽车产业的倾斜政策，使得新能源技术越发的火热起来，各大汽车公司以及高等院校都对新能源技术投入了大量的科研力量。其中燃料电池作为一种高效、节能、环保的新能源技术之一，也颇受关注。能源的生产与消费和全球性的气候变化，同地球上的温室效应有密切的关系。导致温室效应的原因，大都是来自全球目前的能源体系，即含碳化石燃料燃烧后释放的二氧化碳。这类燃料所提供的能量约占世界能源的五分之四，而且目前每年还以3%的幅度在持续增长。二氧化碳的排放量也以同样的速度递增。因此，提高能源的利用率和发展替代能源将成为21世纪的主要议题。人类社会发展至今，绝大多数的能量转换是通过热机过程来实现的。热机过程受卡诺循环的限制，不但转化效率低，造成严重的能源浪费，而且产生大量的粉尘、二氧化碳、氮的氧化物和硫的氧化物等有害物质以及噪声。由此所造成的大气、水质、土壤等污染，严重地威胁着人类的生存环境。