臺灣博碩士論文加值系統

本論文以MATLABL/SIMULINK為主軸，評估質子交換膜燃料電池作為自主式水下載具電力電源之可行性，因自主式水下載具之負載所需電壓等級為5V、12V以及24V，故吾人首先以SIMULINK模擬質子交換膜燃料電池以獲得直流輸出電壓12V予部分負載使用，再將該電壓經直流對直流電源轉換器之SIMULINK理想模型轉為自主式水下載具其他負載所需之直流5V與24V電壓等級，進而探討因負載切換對燃料電池輸出電壓以及電源轉換器輸出電壓之影響，最後再以IsSpice與實驗量測來驗證SIMULINK模擬結果之準確性。

This thesis is based on MATLAB/SIMULINK for simulating proton exchange membrane (PEM) fuel cells for a 2 kW 9-cell stack with an output voltage of 12V-DC to supply to part of loads in autonomous underwater vehicles (AUVs). Moreover, an ideal DC-to-DC power converter with a pulse width modulation technique which was modeled by using SIMULINK is used to convert the voltage from 12V to 5V and 24V for supplying to other loads of AUVs. In addition, the effects of loads changes on the output voltage of PEM fuel cells and the output voltage of DC/DC power converters for AUVs are investigated. Finally, the results obtained from the SIMULINK simulation are compared with the results obtained from IsSpice program as well as experimental measurements.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
符號說明 xii
第一章 序論 1
1-0前言 1
1-1水下載具簡介 2
1-1-1自主式水下載具發展回顧 3
1-1-2自主式水下載具概述 4
1-2論文研究架構 6
1-3相關文獻回顧 8
第二章質子交換膜燃料電池介紹 10
2-0前言 10
2-1燃料電池概述 10
2-1-1燃料電池發展史回顧 10
2-1-2燃料電池分類 13
2-1-3燃料電池發電原理 13
2-2質子交換膜燃料電池 16
2-3質子交換膜燃料電池之模擬與分析 17
2-3-1質子交換膜燃料電池數學模型 17
2-3-2質子交換膜燃料電池之SIMULINK模型 19
第三章 切換式直流/直流電源轉換器介紹 23
3-0 前言 23
3-1 電源轉換器簡介 23
3-2切換式直流/直流電源轉換器工作原理 24
3-2-1脈波調變技術 24
3-2-2降壓型電源轉換器工作原理 25
3-2-3升壓型電源轉換器工作原理 27
3-3切換式直流/直流電源轉換器之模擬與分析 28
3-3-1降壓型電源轉換器之SIMULINK理想化模型 28
3-3-2升壓型電源轉換器之SIMULINK理想化模型 30
3-3-3降壓型電源轉換器之IsSpice非理想化模型 31
3-3-4升壓型電源轉換器之IsSpice非理想化模型 34
3-3-5電感性負載之模擬與分析 35
第四章 模擬與實驗結果 43
4-0前言 43
4-1模擬結果 43
4-1-1模擬參數設定 43
4-1-2 SIMULINK之模擬結果 44
4-1-3 IsSpice與SIMULINK之模擬結果 46
4-2實驗量測 58
4-2-1實驗設定 59
4-2-2實驗波形 60
4-3模擬與量測之比較 64
第五章 結論與未來展望 69
5-1結論 69
5-2未來展望 70
參考文獻 72

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