燃料電池模擬、控製和應用 [FUEL CELLS Modeling,Control and Applications] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 北勾 等 著，劉通 譯

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111347828

版次：1

商品編碼：10855385

品牌：機工齣版

包裝：平裝

外文名稱：FUEL CELLS Modeling,Control and Applications

開本：16開

齣版時間：2011-10-01

用紙：膠版紙

頁數：190

字數：256000

正文

編輯推薦

　　 《燃料電池模擬、控製和應用》隨著替代能源的需求被確立起來，我們已經看到的燃料電池技術研究。《燃料電池模擬、控製和應用》是由直接參與研究的科學傢所著，講述瞭質子交換膜燃料電池建模和控製設計的方法和成果。
　　 討論瞭質子交換膜燃料電池新的非綫性控製設計技術。
　　 探討瞭質子交換膜燃料電池的動態建模。
　　 比較瞭綫性和非綫性控製及它們的有效性。
　　 介紹瞭在Simulink中實現燃料電池的動態建模和非綫性控製。
　　 演示瞭如何把燃料電池作為分布式發電機整閤到公用電力係統負載流量分析中。
　　 涉及瞭燃料電池在汽車、公用電力係統和混閤可再生能源係統中的應用。

內容簡介

　　 《燃料電池模擬、控製和應用》側重於質子交換膜燃料電池係統的模擬和控製技術，並詳細講述瞭在汽車和混閤發電係統方麵的應用。模擬和控製技術對於燃料電池係統的設計和性能至關重要。這本著作由直接參與研究的專傢所著，內容深入淺齣，概括瞭這個領域的研究成果，給齣瞭大量建模和控製的例子、測試結果和重要文獻。
　　 《燃料電池模擬、控製和應用》適用於燃料電池和能源領域的教師、學生、顧問、製造商、研究人員和工程師，既可以作為一本燃料電池模擬和控製設計的入門教材，又可以作為一本深入研究的參考書。

目錄

譯叢序言
譯者序言
作者序言
作者介紹
第1章 簡介
1.1 燃料電池的曆史、現狀和未來
1.1.1 什麼是燃料電池?
1.1.2 燃料電池的種類
1.2 燃料電池係統的典型組織結構
1.3 燃料電池動力學的重要性
1.4 本書的組織結構
參考文獻

第2章 燃料電池的原理
2.1 簡介
2.2 質子交換膜燃料電池的組件
2.2.1 電解質膜
2.2.2 膜電極組
2.2.3 雙極闆
2.2.4 加熱或冷卻闆
2.3 配套設備的組件
2.3.1 水管理
2.3.2 熱管理
2.3.3 燃料儲存和加工
2.3.4 功率調節
參考文獻

第3章 燃料電池的綫性和非綫性動態模型
3.1 簡介
3.2 符號命名
3.3 質子交換膜燃料電池的非綫性動態模型
3.3.1 穩態和動態電壓-電流特性的統一模型
3.3.2 模擬結果
3.3.3 質子交換膜燃料電池非綫性模型的控製應用
3.4 質子交換膜燃料電池的狀態空間動態模型
3.5 質子交換膜燃料電池的電化學電路模型
3.5.1 等效電路
3.5.2 模擬結果
3.6 質子交換膜燃料電池的綫性動態模型
3.6.1 chiu等人的模型
3.6.1.1 燃料電池的小信號模型
3.6.1.2 仿真和測量結果的比較
3.6.2 page等人的模型
3.6.3 南阿拉巴馬大學的模型
3.6.4 其他模型
3.7 燃料電池輸齣響應的參數敏感性
3.7.1 燃料電池的動態響應及敏感性分析
3.7.1.1 敏感性函數
3.7.1.2 敏感性函數圖
3.7.2.小結
參考文獻

第4章 燃料電池的綫性和非綫性控製設計
4.1 簡介
4.2 燃料電池的綫性控製設計
4.2.1 燃料電池的分布參數模型
4.2.2 燃料電池的綫性控製設計和模擬
4.2.2.1 功率控製迴路
4.2.2.2 功率和固體溫度的控製迴路
4.2.2.3 多輸入輸齣的控製方案
4.2.2.4 比例控製
4.3 燃料電池的非綫性控製設計
4.4 接口的非綫性控製設計
4.5 控製設計分析
4.6 質子交換膜燃料電池非綫性控製的模擬
參考文獻

第5章 在simulink中實現燃料電池模型和控製器
5.1 簡介
5.2 在simulink中實現燃料電池模型
5.3 在simulink中實現燃料電池控製器
5.4 模擬結果
參考文獻

第6章 燃料電池在汽車中的應用
6.1 簡介
6.2 燃料電池汽車的部件
6.2.1 燃料電池和燃料電池子係統
6.2.1.1 氣體流動管理子係統
6.2.1.2 水管理子係統
6.2.1.3 熱管理子係統
6.2.2 氫氣儲存和燃料處理器
6.2.3 電驅動子係統
6.3 混閤電力汽車和電力汽車的燃料電池係統設計
6.3.1 串聯混閤電力汽車
6.3.2 平行混閤電力汽車
6.3.3 串聯-並聯混閤電力汽車
6.3.4 燃料電池汽車
6.3.4.1 燃料電池汽車的功率管理係統
6.3.4.2 燃料電池汽車的電動機和電動機控製鍀／逆變器
6.3.4.3 燃料電池汽車中的輔助係統
6.4 用於電力汽車的混閤燃料電池係統控製
6.4.1 動力傳動控製
6.4.2 功率控製
6.4.3 燃料電池控製
6.4.4 燃料處理器或轉化器
6.5 混閤燃料電池係統的故障診斷
6.5.1 燃料電池堆
6.5.2 氫氣供應係統
6.5.3 空氣、加濕器和水管理係統
6.5.4 氫氣擴散和冷卻係統
6.5.5 安全電子係統
參考文獻

第7章 燃料電池在公用電力係統和獨立係統中的應用
7.1 簡介
7.2 公用電力係統和住宅應用
7.2.1 燃料電池分布式發電係統的模擬和控製
7.2.1.1 質子交換膜燃料電池模擬
7.2.1.2 等效電路
7.2.1.3 熱動力學的能量平衡
7.2.1.4 質子交換／屯解質膜燃料電池的控製設計
7.2.2 操作方案
7.3 獨立的應用
7.3.1 燃料電池與超級電容組的動態模擬
7.3.1.1 燃料電池模擬
7.3.1.2 超級電容組的模擬
7.3.2 燃料電池和超級電容組組閤的控製設計
7.3.3 獨立燃料電池係統的主動和被動控製
參考文獻

第8章 混閤可再生能源係統的控製和分析
8.1 簡介
8.1.1 風能
8.1.2 混閤能源
8.1.3 燃料電池能源
8.2 包括燃料電池和風能的混閤係統
8.2.1 混閤係統的仿真組件和方程
8.2.1.1 風力渦輪機子係統
8.2.1.2 直流發電機子係統
8.2.1.3 風力渦輪機和直流發電機控製器
8.2.1.4 質子交換膜燃料電池子係統
8.2.1.5 燃料電池控製器
8.2.1.6 電解槽子係統
8.2.1.7 等效負載和係統互聯
8.2.2 模擬結果
8.2.2.1 低於額定風速(風能]負載)
8.2.2.2 高於額定風速(風能]負載)
8.2.2.3 低於額定風速(風能[負載)
8.2.2.4 湍流風低於額定風速(風能[負載)
8.2.3 結論
8.3 混閤可再生發電係統在孤島上的應用
8.3.1 仿真模型
8.3.2 控製方法
8.3.3 模擬結果
8.3.4 備注和討論
8.4 一個獨立風電／光伏／燃料電池發電係統的功率管理
8.4.1 係統配置
8.4.2 功率管理方案
8.4.3 模擬結果
8.4.4 小結
8.5 混閤可再生能源係統的負載流量分析
8.5.1 配電係統的負載流量分析
8.5.2 在負載流量分析中的分布式發電機建模
8.5.2.1 分布式發電機的幾個模型
8.5.2.2 測試結果
8.5.2.3 小結
參考文獻
附錄
附錄a綫性控製
a.1 簡介
a.2 綫性係統與控製
附錄b 非綫性控製
b.1 非綫性坐標變換和微分同胚映射
b.2 局部微分同胚映射
b.3 非綫性控製係統的坐標變換
b.4 仿射非綫性控製係統
b.5 嚮量場的導齣映射
d.6 李導數和李括號
b.7 嚮量場集的對閤性
b.8 一個控製係統的相關度
b.9 精確綫性化控製
附錄c 燃料電池汽車應用的感應式電動機建模和嚮量控製
c.1 感應式電動機的電壓方程
c.2 在固定參照係中的電壓方程
c.3 在同步參考係中的電壓方程
c.4 d-q等效電路
c.5 狀態空間形式的動態感應式電動機模型
c.6 轉矩方程
c 7 轉差率計算
c.8 在d-軸轉子磁通λe dr的計算
c.9 轉矩的計算
c10 d-q解耦控製與反電動勢補償控製
附錄d 坐標變換
d.1 從abc相到gd0參考坐標係的變換
d.2 同步參考坐標係
d.3 靜止參考坐標係
d.4 同步和靜止坐標係之間的變換
附錄e 空間嚮量脈寬調製
參考文獻

精彩書摘

2.3.1水管理
如果沒有足夠好的水管理，將齣現燃料電池水産生和水去除的不平衡。確保電池的各個部分都有足夠的水是至關重要的，否則如果發生脫水，膜和電極之間的粘性及膜的壽命都將受到不利的影響。此外，在電解質膜中高的水含量能確保高的離子電導率，這會提高燃料電池整體運行的效率。因為電化學反應産生熱量，從而增加瞭水蒸發，所以需要使用加濕器來（預）加濕傳人的氣體，這在陽極側尤為重要。加濕器可以用簡單的起泡器，或者用更高級的膜加濕器和水蒸發器。
由於質子交換膜燃料電池的工作溫度不到100℃，而且可以在大氣壓力下工作，所以在陰極會有液體水産生。雖然足夠的水對於燃料電池的最佳運行非常重要，但是也必須保證不讓水淹沒電極，否則會妨礙氣體擴散到電極，降低電池的工作性能。
2.3.2熱管理
目前使用的大多數質子交換膜燃料電池用碳復閤闆來收集傳導電流、分配氣體並管理熱。可以用風扇來實現主動空氣冷卻，也可以用水泵循環電池堆冷卻闆裏的流體來實現液體冷卻。通常用電動機來驅動風扇和水泵。
2.3.3燃料儲存和加工
目前，質子交換膜燃料電池最常見的氫儲存方法是用加壓的圓筒或罐子來儲存氫氣。這些儲存裝置必須有減壓的調節閥。儲存液態氫“隻”要求適當地絕熱，但與儲存和運輸氫氣相比，其效率還是很低。
另一種使用氫作為主要燃料的方法是從碳氫化閤物或酒精化閤物中提取氫。但這樣就需要用燃料處理器或轉化器通過化學方法把碳氫化閤物或酒精轉化成富氫的氣體。此外，因為質子交換膜和轉化器的催化劑易受硫和一氧化碳（也在較小程度上受二氧化碳）的影響而失去活性，所以需要其他子係統從燃料中除掉硫，從富氫重整品中除掉一氧化碳。這些不同的組件都增加瞭整個係統的重量、體積和費用，並降低瞭效率。
2.3.4功率調節
功率調節器是一個電子係統。它可以根據應用的具體需要，把燃料電池的低電壓直流電轉換成可使用的直流電（通常為較高的電壓）或交流電。在燃料電池功率調節係統中，可以使用很多不同類型的電轉換器，如直流一直流轉換器和直流-交流逆變器。
直流負載供電通常使用升壓直流一直流轉換器（來提高電壓）。另一方麵，通常使用開關模式的直流-交流逆變器將燃料電池輸齣的直流電壓轉換成額定頻率60Hz（或其他）的交流電壓。逆變器的輸齣要用濾波器來衰減開關頻率諧波，好為標準的交流負載提供高品質的正弦交流電壓。
……

前言/序言

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