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基于PLC的分布式發電燃料電池控制系統設計.doc

資料分類:設計作品 上傳會員:小木匠 更新時間:2019-11-20
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摘要:最近幾年,由于中國和全世界的工業農業等產業的發展速度增快以及人們的生活水平日漸提高,能源的消耗也隨之逐漸加劇。雖然有煤礦石油等一些傳統能源支撐,但是終究有一天這些能源會被開采完。并且現在的環境污染的嚴重程度日漸嚴重,人們亟待一種清潔而且高效的能源。

本設計就是可以解決上述問題的方法之一。燃料電池的反應原料為氫氣和氧氣,廢棄物為水,整個反應過程對環境幾乎零污染。采用可編程邏輯控制器S7-200來對燃料電池的發電過程進行控制,主要由氫氣輸送模塊,空氣輸送模塊,水溫檢測模塊以及逆變并網系統四個模塊組成,控制對象是電池的輸出功率,通過閉環PID控制以及比值控制以保證氫氣與氧氣流量以一定的比例輸入電池反應堆,以保證輸出功率跟隨著負載功率變化。本設計采用了傳感器,水泵,電磁閥,變頻器等元器件相配合以保證系統穩定可靠的運行。

 

關鍵詞 燃料電池;PLC;PID控制

 

目錄

摘要

Abstract

1 緒論-1

1.1 引言-1

1.2 燃料電池的發展歷史-1

1.3 本論文的主要研究工作及結構安排-2

2 控制理論的分析及方案的確定-3

2.1 燃料電池的工作原理-3

2.2 系統的控制方案-3

2.2.1 功率控制方案-4

2.2.2 逆變并網設計方案-5

2.2.3 水溫控制設計方案-6

3 燃料電池控制系統的硬件設計-7

3.1 系統主要的設備選型-7

3.1.1 PLC的選型-7

3.1.2 PLC的CPU的選型-8

3.1.3 PLC模擬量擴展模塊的選型-8

3.1.4 變頻器的選型-9

3.1.5 調節閥的選型-9

3.1.6 冷卻水循環泵的選擇-9

3.1.7 各個傳感器的選型-9

3.2 PLC輸入輸出口的分配-11

3.3 PLC控制硬件接線圖-12

4 控制系統的軟件設計-14

4.1 程序設計的方法-14

4.1.1 經驗設計法-14

4.1.2 邏輯設計法-14

4.2 燃料電池系統的軟件設計分析-14

5 基于MATLAB/Simulink環境下燃料電池的的PID參數整定-19

5.1 PID控制的簡介-19

5.2 整定PID參數的策略-19

5.2.1 穩定邊界法-19

5.3 系統的近似數學模型分析-20

6 基于MCGS的燃料電池仿真-24

6.1 MCGS的概述-24

6.1.1 MCGS軟件的組成-24

6.2 監控要求-25

6.3 燃料電池的仿真-25

結論-29

致謝-30

參考文獻-31

附錄-32

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