固体氧化物燃料电池的气体检测特性

以变压器油中溶解的H2,CO,CH4,C2H6,C2H4和C2H2故障气体为例,通过化学热力学理论计算了固体氧化物燃料电池(SOFC)的理想输出电压,证明了SOFC对多种故障气体的可检测性.分析温度和压强对SOFC输出电压的影响,结果表明:SOFC的工作稳定性取决于高精度的温度控制系统.利用电化学动力学理论建立气体物质的量与输出电压之间的关系,通过计算发现气体物质的量与输出电压包络之间存在线性关系,从理论上证明了SOFC对故障气体的线性检测特性.设计了基于SOFC和色谱柱的实验平台,实验结果验证了SOFC检测器具有良好的重复性和线性检测特性,基线稳定,C2H2最小检测体积分数为0.08 μL/L,并可同时检测多组份可燃气体.     

玻璃和微晶玻璃在固体氧化物燃料电池中的研究进展

描述玻璃和微晶玻璃作为固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)密封材料的使用要求.尝试基于SOFC所用的玻璃和微晶玻璃进行分类,介绍基于不同体系的SOFC用密封玻璃(硅酸盐密封、硼硅酸密封、铝硅酸盐密封和硼铝硅酸盐密封),并对玻璃和微晶玻璃在SOFC中的发展趋势进行展望.     

固体氧化物燃料电池连接体研究进展

首先介绍了作为固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体材料所必备的条件和特性,然后对目前已被开发的SOFC连接体材料在高温环境下存在的问题作了概括性的评述,并指明了各种连接体材料的今后发展趋势.最后着重指出含稀土元素及其它微量元素的铁素体不锈钢是今后平板型SOFC连接体材料研究的一个重要方向.     

三类固体氧化物燃料电池发电系统热力学分析

建立了适用于发电系统的直接内部重整固体氧化物燃料电池(SOFC)的数学模型,对以CH4为燃料的3种SOFC发电系统进行了热力学分析.为提高整个系统的发电效率,采用煳的概念对系统中热力设备的可用能损失进行了分析.计算结果表明,对于由SOFC和燃气轮机组成的联合发电系统,其发电效率可达60%,整个系统的联合热电效率约为80%.     

SOFC集成监控系统设计与优化

在SOFC集成监控系统中,提出一种采用数据通讯层、数据处理层和人机交互层三层结构的优化设计方法.该方法将海量数据分类、存储分配与数据调度作为系统监控质量的关键因素,重点对数据处理层的实时数据库和历史数据库备份等实施优化设计.将实时数据库分为虚拟数据库和内存数据库两个部分,分时调度高频数据和低频数据,按紧迫性调度高优先级和低优先级数据.在数据通讯层,通过解析不同设备所特有定制协议的特征参数,为系统提供了自适应识别设备的自动搜索和链接功能.SOFC集成监控实际运行表明,优化设计后的系统能够长期稳定运行时间超过4000h,测量数据完整准确,达到了SOFC测试要求.     

Status and prospects of intermediate temperature solid oxide fuel cells

Compared with conventional electric power generation systems, the solid oxide fuel cell （SOFC） has many advantages because of its unique features. High temperature SOFC has been successfully developed to its commercial applications, but it still faces many problems which hamper large-scale commercial applications of SOFC. To reduce the cost of SOFC, intermediate temperature solid oxide fuel cell （IT-SOFC） is presently under rapid development. The status of IT-SOFC was reviewed with emphasis on discussion of their component materials. 2008 University of Science and Technology Beijing. All rights reserved.     

钼酸盐基钙钛矿作为固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)作为一种能量转换装置,因其清洁高效的工作方式,受到了社会各界的广泛关注和重视。阳极是SOFC的重要组成部分,寻找具有良好燃料催化活性的阳极材料是SOFC领域材料研究的重点工作。近年来,钼酸盐基钙钛矿材料作为SOFC阳极,在中低温区显示了优异的电导率和电化学性能,受到了国内外众多课题组的广泛关注。综述了钼酸盐基钙钛矿作为SOFC阳极的研究进展,从理论和实验的角度总结了不同掺杂情况对材料性能的影响,为今后材料的相关研究提供指导性的意见。     

结构控制的一种计算解耦方法

在正交化技术的基础上,本文提出了一种适合于无约束弹性结构主动控制分析的计算解耦方法.文中介绍了这种方法的基本思想,导出了求解结构受控响应和控制律的计算公式.同时,通过算例说明了这种方法的内在机理以及结构主动控制设计中的某些原则.     

固体氧化物燃料电池及其并网发电研究

固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell,SOFC）是一种在中高温下直接将燃料中的化学能转化成电能的新型发电装置。对SOFC及其并网发电系统的动态数学模型进行研究,将SOFC与Buck-Boost变换器连接获得稳定的直流输出电压,然后再通过采用SPWM恒功率控制的三相逆变器并网发电。基于PSCAD...     

等离子喷涂陶瓷涂层及其在SOFC制造中的应用

等离子喷涂基于热源高温特性可以制备几乎所有材料的涂层,包括固体氧化物燃料电池所涉及的陶瓷、金属合金、金属陶瓷等.基于熔融依次沉积的特点,等离子涂层呈现层状结构,涂层内存在气孔.层间有限的结合不仅降低了涂层的电导率,而且增加了孔隙的贯通性.低的电导率将增加欧姆极化,而低的孔隙率又将引起浓度极化.因此,控制制备工艺控制涂层组织结构是等离子喷涂有效制备电解质、阴极、阳极等SOFC功能结构层的基础.综述了等离子喷涂陶瓷涂层的结构特征,讨论了在SOFC制造中的应用特点与潜力.     

输出电压可宽范围调节的开关电源实现策略

为解决微等离子体氧化工艺所用电源的输出电压必须在很宽范围内调节的问题，提出一种利用PWM控制和频率调节相结合的单级式、单控输出电压宽范围调节实现策略，即电源在绝大部分运行时间内以PWM控制方式工作，而在恒频方式难以实现的低压范围则采用PWM控制与频率调节相结合的控制方式．在不增加电路复杂程度的基础上，实现了输出电压在较宽范围内调整(45～700V)，既解决了典型PWM控制方式开关电源输出电压调整范围窄的问题，又减小了开关频率的变化范围、降低了输出电压纹波．实际运行效果证明了这种方法的有效性．     

DFIG在微电网中的电压频率协调控制策略

为了抑制双馈异步风力发电机(DFIG)因自身有功输出波动导致的微电网电压频率波动,提高其对微电网孤岛运行下电压频率支撑的能力,研究分析了DFIG有功虚拟惯量控制以及定子侧无功功率极限,提出了一种基于f-P和V-Q下垂控制的DFIG电压频率协调控制策略.在DFIG V-Q下垂控制中引入逻辑积分环节,在不额外使用补偿装置下有效抑制电压频率的持续波动,并且在微电网电压频率跌落时,能够与其他采用下垂控制的分布式电源(DG)构成对等控制策略,共同为微电网提供电压频率支撑.最后在DIgSILENT仿真软件中搭建了微电网模型,仿真结果验证了控制策略的有效性.     

基于UC3846的开关电源电压反馈的优化设计

介绍并比较了电流模式PWM控制器中电压反馈的基本电路,设计出了基于电流控制型PWM控制芯片UC3846的电压反馈的实用电路,该电路能满足在高频电路、非线形负载情况下稳定的输出.实验结果证明,该电路具有较好的控制特性和稳定性.     

基于模糊神经网络的MCR电压无功控制

针对磁控电抗器MCR恒压/恒功率因数控制模式无法兼顾电压及功率因数的不足,提出综合考虑电压及功率因数的模糊神经网络加权控制策略,详细阐述模糊神经网络控制器的结构及其参数调整方法,设计由恒压和恒功率因数模糊神经网络控制器组成的控制系统,控制MCR输出的感性无功。算例仿真结果表明,该控制系统具有良好的负载跟踪特性,能实时跟踪电网电压及功率因数的变化;与传统PI闭环控制模式相比,具有超调量更小及响应时间更短等特点。     

模糊自适应PID控制在开关磁阻风力发电系统中的应用研究

针对风速的突变性和不确定性,以及开关磁阻发电机的非线性和强耦合性的特点,提出了基于模糊自适应PID闭环控制优化输出电压的方法。介绍了开关磁阻发电机系统的运行原理和模糊自适应PID控制原理,并利用Matlab/Simulink工具分别对常规PID控制和模糊自适应PID控制下开关磁阻发电系统的输出电压进行仿真及对比分析。实验结果表明:模糊自适应PID闭环控制输出电压控制精度更高,动态性能更好,抗干扰能力和鲁棒性较强。     

高精度、宽输出高压直流电源控制模块的设计

针对经典的密里根油滴实验对直流电源的高精度、宽输出等要求,进行了高压直流电源中控制模块的硬软件设计. 采用了双12 bit数模转换并联构成14 bit数模转换的方法,在不增加成本的基础上,提高了控制电压的分辨率. 采用软件补偿的方法提高控制精度,将实际控制电压的最大误差由0.12 V改善到了0.000 6 V. 实验结果表明,高压直流电源的输出范围为-1 200～1 200 V,精度为±0.072 V.     

开关变换器多频率控制方法研究

提出并研究了一种新颖的开关变换器控制方法——多频率(multifrequency)控制方法。该方法在每一个开关周期结束时刻采样输出电压,对其所处的电压区间进行判断,并由此采用相应频率的不同控制脉冲对开关变换器进行控制,以调整变换器输出电压。多频率控制方法具有控制算法简单、开关变换器稳定性好、瞬态响应速度快、电磁干扰噪声小、轻载效率高等优点。相比于双频率控制,多频率控制不仅可以拓宽开关变换器输出功率范围,还可以降低开关变换器输出电压纹波。实验结果验证了理论分析的正确性。     

复合控制算法在逆变器中的应用

针对逆变器在控制方面存在的问题,提出了一种新型的控制算法,即PI控制和重复控制相结合的复合控制方法．本算法利用逆变器输出的电压和电流构成双闭环系统,在保持PI控制和重复控制各自优点的前提下,克服了PI控制稳态性能差和重复控制调节有延时的缺点,很好地改善了逆变器输出波形的质量．仿真结果验证了所提出算法的有效性．     

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的微分平坦控制

针对Buck变换器由于输入电压和输出电流等外部扰动及电路参数摄动等不确定因素引起系统输出电压变化的问题,提出一种基于状态反馈精确线性化的微分平坦控制方法。根据状态空间平均方程建立了变换器的仿射非线性模型,通过坐标变换推导出状态反馈控制率。在状态反馈精确线性化模型基础上,设计了微分平坦控制器,同时将扰动观测器嵌入控制器中,进一步提高了系统对电路参数摄动和外部扰动等内外干扰的处理能力。最后应用灵敏度理论分析了变换器的稳定性,可知减小电感量、增大电容值有利于提高系统的稳定性。实验结果表明,与传统PI控制方法相比,本文所提控制方法对输入电压和输出电流扰动具有更强鲁棒性,输出电压纹波更小,且系统响应速度能提升近50%。本文研究对DC-DC变换器控制器的设计具有参考意义。