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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:謝玉麟
研究生(外文):Xie, Yu-Lin
論文名稱:電動機械混合能源系統特性研究
論文名稱(外文):Investigation on the Characteristics of Hybrid Energy System for Electrical Machine
指導教授:江木勝
指導教授(外文):Chiang, Mu-Sheng
口試委員:陳榮煇江木勝溫華強
口試委員(外文):Chen, Jung-HuiChiang, Mu-ShengWen, Hua-Chiang
口試日期:2012-06-29
學位類別:碩士
校院名稱:南開科技大學
系所名稱:車輛與機電產業研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:燃料電池混合系統極化暫態
外文關鍵詞:Fuel cellHybrid systemPolarizationTransient
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本研究探討應用於小型電動機械混合能源系統之性能特性,包括主要電力能源燃料電池與二次電池,並搭配電源轉換器進行輸出電壓調變。燃料電池具有運轉安靜、起動快速、效率高等優點,唯因電池運轉時內部極化現象與電雙層物質電容效應及傳輸過程使電池無法快速反應負載變化。透過混合電力源配置二次電池,可提供系統暫態轉變過程所需能量。經由測試結果顯示在外部負載變動較大時,輔助二次電池對系統提供電能快速反應,在急速降載時輔助電池可以回收瞬間電能,達到緩衝效果。燃料電池在瞬間負載增加時電壓先行快速下降,隨後因電池内部動態調整,分電池極化現象依據負載變化重分配至新的帄衡位置,使電池電壓出現逐漸上升現象。變動負載時,各分電池之反應程度並不相同,在靠近電極兩端之分電池所受負載衝擊較大,於最大脈衝電流下之電壓回升率由11.3%降至5.6%,而位處中央之分電池所受衝擊較小,使回升率由13.9%降至7.5%。
This research focus on a hybrid energy system for a small electrical machine. The major power sources include a fuel cell and a secondary battery, also a transformer is used to regulate the output voltage. The fuel cell has the merits of low noise, fast starting, and high efficiency. However, the cell reaction is not able to match the fast load variation due to the phenomenon of internal polarization and the formation of electric double layers. By using the hybrid system with a secondary battery, the system is capable of providing sufficient power for the transient process. The experimental results show that when the external load is in severe fluctuation condition, the auxiliary battery offers fast response to the load. The output voltages of the fuel cell decrease dramatically first at instantaneous load change and subsequently undergo dynamic adjustment due to internal reaction of the cell. The polarization phenomenon redistribute to a new equilibrium state according to the load variation, leading to a gradual increase of the cell voltage. The reaction rate of each subcell is different from each other at load variation condition. The subcells near the both ends of the stack suffer severe load impulse while those at middle region have a smaller load impact. Under the maximum impulse load, the recovery rate of subcell 1decreases from 11.3% to 5.6% while that of subcell 10 changes from 13.9% to 7.5%.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻探討 2
第二章 系統原理 7
2.1 燃料電池 8
2.2 鉛酸電池 15
2.2.1 電池電壓 16
2.2.2 充電容量 17
2.3 直流無刷馬達 18
第三章 系統建置與測試 22
3.1 系統設計架構 22
3.2 實驗參數規劃 25
第四章 結果與討論 27
4.1 操作模式一性能探討 27
4.2 操作模式二性能探討 33
4.3 操作模式三性能探討 39
4.4 操作模式四性能探討 44
4.5 操作模式四性能探討 49
第五章 結論 55
參考文獻 57
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