燃料電池模擬、控制和應(yīng)用

內(nèi)容概要

這本《燃料電池模擬控制和應(yīng)用》由美國的Bei Gou、Woon Ki Na、
Bill
Diong著，劉通譯。全書側(cè)重于質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的模擬和控制技術(shù)，并詳細(xì)講述了在汽車和混合發(fā)電系統(tǒng)方面的應(yīng)用。模擬和控制技術(shù)對(duì)于燃料電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能至關(guān)重要。這本權(quán)威著作由直接參與研究的專家所著，內(nèi)容深入淺出，概括了這個(gè)領(lǐng)域的最新研究成果，給出了大量建模和控制的例子、測(cè)試結(jié)果和重要文獻(xiàn)。
《燃料電池模擬控制和應(yīng)用》適用于燃料電池和能源領(lǐng)域的教師、學(xué)生、顧問、制造商、研究人員和工程師，既可以作為一本燃料電池模擬和控制設(shè)計(jì)的入門教材，又可以作為一本深入研究的參考書。

作者簡介

Bei
Gou博士在德克薩斯農(nóng)機(jī)大學(xué)獲電機(jī)工程博士學(xué)位，從2002年至2003年在新英格蘭Independent System
Operator公司任高級(jí)分析師，從2002年至2003年在加利福尼亞州Santa Clara市ABB System
Control公司任電力應(yīng)用工程師，2003年他加入德州大學(xué)阿靈頓分校電機(jī)工程系。他目前的研究領(lǐng)域包括電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、燃料電池的非線性控制和接口設(shè)計(jì)、停電和級(jí)聯(lián)故障、相量測(cè)量和狀態(tài)估計(jì)、電力市場定價(jià)理論和電力系統(tǒng)的可靠性。Gou博士已發(fā)表超過70篇期刊和會(huì)議論文。他是Safe
Power
Network，LLC創(chuàng)業(yè)公司的創(chuàng)辦人，也是IEEE電力工程學(xué)會(huì)、IEEE電力電子學(xué)會(huì)、IEEE電路與系統(tǒng)協(xié)會(huì)、工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)、國際大電網(wǎng)會(huì)議美國全國委員會(huì)的會(huì)員。

書籍目錄

譯叢序言
譯者序言
作者序言
作者介紹
第1章  簡介
  1.1 燃料電池的歷史、現(xiàn)狀和未來
  1.2 燃料電池系統(tǒng)的典型組織結(jié)構(gòu)
  1.3 燃料電池動(dòng)力學(xué)的重要性
  1.4 本書的組織結(jié)構(gòu)
  參考文獻(xiàn)
第2章  燃料電池的原理
  2.1 簡介
  2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的組件
  2.3 配套設(shè)備的組件
  參考文獻(xiàn)
第3章  燃料電池的線性和非線性動(dòng)態(tài)模型
  3.1 簡介
  3.2 符號(hào)命名
  3.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的非線性動(dòng)態(tài)模型
  3.4 質(zhì)子交換膜燃料電池的狀態(tài)空問動(dòng)態(tài)模型
  3.5 質(zhì)子交換膜燃料電池的電化學(xué)電路模型
  3.6 質(zhì)子交換膜燃料電池的線性動(dòng)態(tài)模型
  3.7 燃料電池輸出響應(yīng)的參數(shù)敏感性
  參考文獻(xiàn)
第4章  燃料電池的線性和非線性控制設(shè)計(jì)
  4.1 簡介
  4.2 燃料電池的線性控制設(shè)計(jì)
  4.3 燃料電池的非線性控制設(shè)計(jì)
  4.4 接口的非線性控制設(shè)計(jì)
  4.5 控制設(shè)計(jì)分析
  4.6 質(zhì)子交換膜燃料電池非線性控制的模擬
  參考文獻(xiàn)
第5章  在Simulink中實(shí)現(xiàn)燃料電池模型和控制器
  5.1 簡介
  5.2 在Simulink中實(shí)現(xiàn)燃料電池模型
  5.3 在Simulink中實(shí)現(xiàn)燃料電池控制器
  5.4 模擬結(jié)果
  參考文獻(xiàn)
第6章  燃料電池在汽車中的應(yīng)用
  6.1 簡介
  6.2 燃料電池汽車的部件
  6.3 混合電力汽車和電力汽車的燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  6.4 用于電力汽車的混合燃料電池系統(tǒng)控制
  6.5 混合燃料電池系統(tǒng)的故障診斷
  參考文獻(xiàn)
第7章  燃料電池在公用電力系統(tǒng)和獨(dú)立系統(tǒng)中的應(yīng)用
  7.1 簡介
  7.2 公用電力系統(tǒng)和住宅應(yīng)用
  7.3 獨(dú)立的應(yīng)用
  參考文獻(xiàn)
第8章  混合可再生能源系統(tǒng)的控制和分析
  8.1 簡介
  8.2 包括燃料電池和風(fēng)能的混合系統(tǒng)
  8.3 混合可再生發(fā)電系統(tǒng)在孤島上的應(yīng)用
  8.4 一個(gè)獨(dú)立風(fēng)電/光伏/燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的功率管理
  8.5 混合可再生能源系統(tǒng)的負(fù)載流量分析
  參考文獻(xiàn)
附錄
  附錄A 線性控制
  附錄B 非線性控制
  附錄C 燃料電池汽車應(yīng)用的感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)建模和向量控制
  附錄D 坐標(biāo)變換
  附錄E 空間向量脈寬調(diào)制
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　2.3.1水管理　　如果沒有足夠好的水管理，將出現(xiàn)燃料電池水產(chǎn)生和水去除的不平衡。確保電池的各個(gè)部分都有足夠的水是至關(guān)重要的，否則如果發(fā)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(zhì)膜中高的水含量能確保高的離子電導(dǎo)率，這會(huì)提高燃料電池整體運(yùn)行的效率。因?yàn)殡娀瘜W(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量，從而增加了水蒸發(fā)，所以需要使用加濕器來（預(yù)）加濕傳人的氣體，這在陽極側(cè)尤為重要。加濕器可以用簡單的起泡器，或者用更高級(jí)的膜加濕器和水蒸發(fā)器?！　∮捎谫|(zhì)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(huì)有液體水產(chǎn)生。雖然足夠的水對(duì)于燃料電池的最佳運(yùn)行非常重要，但是也必須保證不讓水淹沒電極，否則會(huì)妨礙氣體擴(kuò)散到電極，降低電池的工作性能?！　?.3.2熱管理　　目前使用的大多數(shù)質(zhì)子交換膜燃料電池用碳復(fù)合板來收集傳導(dǎo)電流、分配氣體并管理熱?？梢杂蔑L(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)主動(dòng)空氣冷卻，也可以用水泵循環(huán)電池堆冷卻板里的流體來實(shí)現(xiàn)液體冷卻。通常用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵?！　?.3.3燃料儲(chǔ)存和加工　　目前，質(zhì)子交換膜燃料電池最常見的氫儲(chǔ)存方法是用加壓的圓筒或罐子來儲(chǔ)存氫氣。這些儲(chǔ)存裝置必須有減壓的調(diào)節(jié)閥。儲(chǔ)存液態(tài)氫“只”要求適當(dāng)?shù)亟^熱，但與儲(chǔ)存和運(yùn)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?xì)浠衔锘蚓凭衔镏刑崛?。但這樣就需要用燃料處理器或轉(zhuǎn)化器通過化學(xué)方法把碳?xì)浠衔锘蚓凭D(zhuǎn)化成富氫的氣體。此外，因?yàn)橘|(zhì)子交換膜和轉(zhuǎn)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，所以需要其他子系統(tǒng)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了整個(gè)系統(tǒng)的重量、體積和費(fèi)用，并降低了效率。　　2.3.4功率調(diào)節(jié)　　功率調(diào)節(jié)器是一個(gè)電子系統(tǒng)。它可以根據(jù)應(yīng)用的具體需要，把燃料電池的低電壓直流電轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)系統(tǒng)中，可以使用很多不同類型的電轉(zhuǎn)換器，如直流一直流轉(zhuǎn)換器和直流-交流逆變器?！　≈绷髫?fù)載供電通常使用升壓直流一直流轉(zhuǎn)換器（來提高電壓）。另一方面，通常使用開關(guān)模式的直流-交流逆變器將燃料電池輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成額定頻率60Hz（或其他）的交流電壓。逆變器的輸出要用濾波器來衰減開關(guān)頻率諧波，好為標(biāo)準(zhǔn)的交流負(fù)載提供高品質(zhì)的正弦交流電壓。 　　……

編輯推薦

　　《燃料電池模擬、控制和應(yīng)用》隨著替代能源的需求被確立起來，我們已經(jīng)看到前所未有的燃料電池技術(shù)研究?！度剂想姵啬M、控制和應(yīng)用》是由直接參與研究的科學(xué)家所著，講述了質(zhì)子交換膜燃料電池建模和控制設(shè)計(jì)的方法和成果?！　∮懻摿速|(zhì)子交換膜燃料電池新的非線性控制設(shè)計(jì)技術(shù)?！　√接懥速|(zhì)子交換膜燃料電池的動(dòng)態(tài)建模?！　”容^了線性和非線性控制及它們的有效性?！　〗榻B了在Simulink中實(shí)現(xiàn)燃料電池的動(dòng)態(tài)建模和非線性控制?！　⊙菔玖巳绾伟讶剂想姵刈鳛榉植际桨l(fā)電機(jī)整合到公用電力系統(tǒng)負(fù)載流量分析中?！　∩婕傲巳剂想姵卦谄?、公用電力系統(tǒng)和混合可再生能源系統(tǒng)中的應(yīng)用。

圖書封面

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