基于DSP的质子交换膜燃料电池测控系统设计

卢 君 戚志东

（南京理工大学自动化学院，南京 210094）

质子交换膜燃料电池（PEMFC）因其低噪音、零污染、无腐蚀、长寿命及空间相对较少等优点，成为 21世纪最有前途的“绿色能源”[1]。但由于PEMFC发电系统性能输出的影响因素有很多，包括燃料的温度、湿度、浓度、压力、电气负载，以及周围环境的条件等，导致许多电池系统输出的总谐波失真较高、效率较低、可靠性不好。为了提高电池系统的通用性，针对风冷型的PEMFC，设计了一种基于DSP的测控系统，实验效果令人满意。本文针对测控系统的基本组成与功能特点，主要对整个测控系统的软硬件设计进行了详细的介绍与讨论。

1 PEMFC测控系统简介

PEMFC系统除了核心部分质子交换膜燃料电池堆外，还需要一些辅助系统才能正常工作。总的来说，一个完整的燃料电池系统大致上由发电系统和控制系统两大部分组成。通用的 PEMFC测控系统主要由以下几部分构成：传感器、控制单元、数据采集单元、执行单元、通信单元、报警及显示单元等。本实验室使用的是百瓦级风冷型发电系统，整个实验系统的结构示意图如下图1所示。

图1 风冷型PEMFC发电系统结构示意图

由以上示意图可知本发电系统的核心部分就是系统的控制器设计。由于系统的燃料氢气的供应是由连接在氢气瓶上的二级减压阀控制，这样整个测控系统就主要完成尾气的排放、电堆的温度控制、报警、显示及通信等几个功能。其中对温度的控制，是整个控制系统的核心，因为温度的控制是保证整个发电系统正常工作必不可少的部分。……