面向SOFC热管理系统的MPC555电控单元设计

随着能源短缺和环境污染问题日趋严重，燃料电池技术的研究工作越来越受到重视。固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）因其高效率、零污染等特点而备受关注，其被誉为21世纪最有潜力的发电技术之一。 目前，国内外都在追求大功率、小体积的SOFC发电系统，以便使其尽快投入商用。由于SOFC发电系统能安全、高效、稳定运行的前提是维持电堆工作温度稳定，因此SOFC热管理系统主要目的是对电堆温度进行有效控制。而要保持SOFC系统大功率的同时又使其小体积化，一个解决方法就是高度集成控制系统，从而降低其体积。本文通过分析SOFC热管理系统的特性，针对其多输入、多输出、非线性、强干扰以及大容积滞后的特点，基于SIMULINK设计串级控制算法来对该系统进行有效控制；并基于该控制算法的适用性及为了减小控制系统体积，本电控单元采用一款32位摩托罗拉单片机MPC555来进行硬件平台开发，MATLAB有其支持工具箱，可方便下载及优化控制算法。 本文通过阅读大量的参考文献，首先从SOFC工艺结构上对热管理系统进行了详细分析，包括被控量、控制量、模拟、数字参数量以及系统的特性等；接着采用摩托罗拉的一款32位高端单片机MPC555来对SOFC热管理进行电控单元集成设计；最后在SIMULINK环境下基于MPC555硬件平台进行半实物仿真实验，为实现控制器的快速开发建立一个平台。