燃料电池汽车动力系统过程模拟
动力学主要仿真软件
车辆动力学主要仿真软件 I960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA主要解决多自由度 无约束的机械系统的动力学问题，进行车辆的“质量一弹簧一阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表，对于解决具有约束的机械系统的动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。 随着多体动力学的谨生和发展，机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年，美国密西根大学的N.Orlandeo和，研制的ADAM 软件，能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统的动力学问题，并应用GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率° 1977年，美国Iowa大学在，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后，人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。 德国航天局DLF早在20世纪70年代，Willi Kort tm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发，先后使用的MBS软件有Fadyna (1977)、MEDYNA1984),以及最终享誉业界的SIMPAC( 1990).随着计算机硬件和数值积分技术的迅速发展，以及欧洲航空航天事业需求的增长，DLR决定停止开发基于频域求解技术的MED YN软件，并致力于基于时域数值积分技术的发展。1985年由DLR开发的相对坐标系递归算法的SIMPACI软件问世，并很快应用到欧洲航空航天工业，掀起了多体动力学领域的一次算法革命。 同时，DLR首次在SIMPAC嗽件中将多刚体动力学和有限元分析技术结合起来，开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统的发展。另外，由于SIMPACI算法技术的优势，成功地将控制系统和多体计算技术结合起来，发
燃料电池汽车的动力传动系统设计
燃料电池汽车的动力传动系统设计 1引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。 燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动 机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动 ，就可使车辆在路上行驶，燃料电池的能量转 换效率比内燃机要高 2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物 ，因此燃料电池车 辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求 ，汽车动力系统将从现在以汽油等化 石燃料为主慢慢过渡到混合动力 ，最终将完全由清洁的燃料电池车替代。 近几年来，燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制 造厂，如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电 池汽车，并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略目标。 目前，燃料电池轿车的样车正在 进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本 田的FCX Clarity 最高时速达到了 160 km/h[8];丰田燃料电池汽车 FCHV-adv 已经累计运行 了 360,000 km 的路试,能够在零下37度启动，一次加氢能够从大阪行驶到东京 （560公 里）。 在我国科技部的支持下，燃料电池汽车技术得到了迅速发展。 2007年，我国第四代燃料电池 轿车研制成功，该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km 。2008年,20燃料电池示范 汽车又 在北京奥运进行了示范运行。 2010年，包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有 196辆燃 料电池汽车在上海世博园区进行示范运行。 燃油绘济性 排放环保 l ;uel economic exhaust eih ironmen(al protection Internal combustion engine Shori peicxl Mid peitxl Long pei | 论坛社区 《机械系统动力学仿真分析软件》(MSC.ADAMS.2005.R2)R2 资源分类： 软件/行业软件 发布者： Coolload 发布时间： 2005-12-18 20:22 最新更新时间： 2005-12-19 07:04 浏览次数： 14548 实用链接： 收藏此页 eMule资源 下面是用户共享的文件列表，安装eMule后，您可以点击这些文件名进行下载 [机械系统动力学仿真分析软件].[$u]MSC.ADAMS.2005.R2.rar201.2MB [机械系统动力学仿真分析软 295.4MB 件].MSC_ADAMS_V2005_ISO-LND-CD1.iso [机械系统动力学仿真分析软185.0MB 件].MSC_ADAMS_V2005_ISO-LND-CD2.bin [机械系统动力学仿真分析软 6.5KB 件].Msc.Adams.v2005.Iso-Lnd-Cd1-Crack.rar 全选480.4MB eMule主页下载eMule使用指南如何发布 中文名称：机械系统动力学仿真分析 软件 英文名称：MSC.ADAMS.2005.R2 版本：R2 发行时间：2005年12月15日 制作发行：美国MSC公司 地区：美国 语言：英语 简介： [通过安全测试] 杀毒软件：Symantec AntiVirus 版本： 9.0.0.338 病毒库：2005-12-16 共享时间：10:00 AM - 24:00 PM(除 非线路故障或者机器故障) 共享服务器：Razorback 2.0 [通过安装测试]Windows2000 SP4 软件版权归原作者及原软件公司所 有，如果你喜欢，请购买正版软件 Assignment Vehicle system dynamics simulation 学院：机电学院 专业：机械工程及自动化 姓名： 指导教师： The model we are going to analys: The FBD of the suspension system is shown as follow: According to the New's second Law, we can get the equation: 2 )()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 221212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? 0)()()()(222111222111=-++--+-++--+? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z k z L z k z L z c z L z c z m χχχχ 0)()()()(2222111122221111=-++----++---? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z L k z L z L k z L z L c z L z L c J χχχχχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,111111111)()(-=------? ? ? ? ?χχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,222222222)()(-=-+--+-? ????χχ When there is no excitation we can get the equation: 2)()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 2 21212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? Then we substitude the data into the equation, we write a procedure to simulate the system: Date: ???? ?? ??? ??==?==?===MN/m 0.10k m 25.1s/m kN 0.20MN/m 0.1m kg 3020kg 2100kg 3250w 2l c k I m m by w b 2006年(第28卷)第8期 汽车工程AutomotiveEngineering 2006(Vo.l28)No.8 2006163 燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配 贠海涛,万钢,孙泽昌 (同济大学汽车学院,上海 201804) [摘要] 结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,分3个步骤阐述燃料电池汽车动力总成结构配置和参数匹配的一般方法。第1步,通过分析燃料电池的特性论证了动力总成结构配置的优化解决方案。第2步,通过分析不同类型功率部件特性阐述了主要功率部件选型的依据,并且根据设计性能要求进行动力总成主要部件基本参数设计。第3步,进行燃料电池混合动力总成参数优化匹配的研究。仿真和实验台测试的结果证明所设计的燃料电池大客车动力总成满足要求。 关键词:燃料电池汽车,动力总成,结构配置,参数匹配AStudyonConfigurationandParametersOptimizationof Drive-trainforFuelCellVehicle YunHaitao,WanGang&SunZechang AutomobileSchool,TongjiUniversity,Shanghai 201804 [Abstract] Aimingatthedevelopmentofafuelcellbusdrive- train,ageneralmethodoftheconfigurationandparametersoptimizationofadrive-trainforfuelcellvehicleispresentedwiththreesteps.Firs,taconfiguration schemeofhybriddrive-trainsystemisadoptedbasedontheanalysisonthecharacteristicsoffuelcel;lSecond,ac-cordingtotheperformancerequirementsoffuelcellvehicle,theappropriatetypesofmajorpow ercomponentsareselectedandtheirbasicparametersaredefined;Third,anoptimizingsimulati oniscarriedoutontheparametersofhybridpowersystemoffuelcellbus.Theresultsofsimulatio nandtestsshowthattherequirementsoffuelcellbusareme.t Keywords:Fuelcellvehicle,Drive-train,Configuration,Parametersoptimization 系统结构简单等优点,但同时也存在一些问题。 1 前言 从能量转换角度看,燃料电池汽车与传统汽车有着本质的区别,这就要求燃料电池汽车动力系统采用全新的结构形式。文中在深入分析燃料电池动力系统特性的基础上,结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,系统研究并提出了燃料电池汽车动力总成结构设计及参数匹配的一般方法。 研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术 ,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说, 车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展 了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级 电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰 值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的 能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。 辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量,增加了车辆一次加氢后的续驶里程;扩大了系统的功率范围,减轻了燃料电池承担的功率负荷。许多插电混合的 燃料电池汽车也经常采用这样的构架,美国Ford 公司Edge Plug-in 燃料电池轿车和GM 公司Volt Plug-in 燃料电池车[18]。这种插电式混合动力汽车将有效的减 !汽车动力学发展历史简介 汽车动力学是伴随着汽车的出现而发展起来的 一门专业学科。人们很早就认识到“$%&’()*+”转向和应用弹性悬架可使乘客感到更加舒适等基本原 理［,］，但那只是一种感性的认识。在各国学者的不懈 努力下，这门学科逐渐发展成熟。-’.’/在,00#年1)’%23举行的题为“车辆平顺性和操纵稳定性”的会议上发表的论文，对,00"年以前汽车动力学的发 展做了较为全面的总结［ !］，见表,。近年来汽车动力学又有了进一步发展，大量的高水平学术论文和经典的汽车动力学专著相继被发表，而且开发出许多专为汽车动力学研究建立模型的软件，如美国密西根大学开发的$456%*(、$45678)等商业软件。汽车是一复杂的连续体系统，要想对其进行动力特性的预测和优化需建立经合理简化的抽象汽车模型，以达到缩短产品开发周期、保证整车性能指标和降低产品成本的目的。 "汽车动力学模型的发展 汽车动力学从严格意义上来讲包括对一切与车 辆系统相关运动的研究，然而最为核心的是平顺性和操纵稳定性这两大领域，一般认为平顺性主要研究影响车身的垂向跳跃、俯仰、侧倾振动的因素，而操纵稳定性主要研究车辆的横向、横摆和侧倾运动。建模时一般假设平顺性和操纵稳定性之间无偶合关系。 "#!汽车平顺性模型 在汽车平顺性的早期研究阶段，限于当时数学、 力学理论、计算手段及试验方法，把系统简化成集中质量—弹簧—阻尼模型，如图,所示。 图,整车集中质量—弹簧—阻尼模型 此类模型一般先以函数的形式给出其动能!和势能"以及表达系统阻尼性质的物理量耗散能 !的表达式： 【摘要】汽车动力学包括对一切与车辆系统相关运动的研究，其最核心的是平顺性和操纵稳定性这两大领域。在简要说明了汽车动力学发展过程的基础上介绍了平顺性和操纵稳定性两大领域的模型发展过程。平顺性模型主要经过集中质量—弹簧—阻尼模型、有限元模型和动态子结构模型阶段；而操纵稳定性模型从低自由度线性模型、非线性多自由度模型发展到多体模型。最后提出了汽车动力学仿真模型的发展动向。 主题词：汽车动力学模型发展 中图分类号：9:;,<,文献标识码：$ 文章编号：,"""=#>"#（!""#）"!=""",=": $%&%’()*%+,(-.%/01’%$2+3*0140*5’3,0(+6(7%’ ?2*+.@’8A?2*+.B8+.2*8AC48D*8/8+AB8*D6+.E’8 （B8/8+9+8F’(785G ） 【89:,;31,】H’28%/’IG+*)8%7754I8’7*//)6F’)’+57(’/’F*+556F’28%/’7G75’)*+I 857%6(’8752’5J6E8’/I76E (8I’K *L8/85G *+I 2*+I/8+.75*L8/85G<1+52’M*M’(AI’F’/6M8+.M(6%’776E )6I’/76E F’28%/’(8I’*L8/85G *+I 2*+I/8+.75*L8/85G *(’8+K 5(6I4%’I *E5’(I’F’/6M)’+5%64(7’6E F’28%/’IG+*)8%78778)M/G 8+5(6I4%’I Hysys.Dynamic---动态流程模拟软件 化工流程模拟系统分为两大类：稳态模拟及动态模拟系统。 稳态模拟系统以所有工艺参数不随时间变化为前提。由于干扰的存在，实际装置的工艺参数是不断变化的。我们无法用稳态软件，求出装置不同调节通道的时间常数和它的动态特性，所有的控制方案的选择只能靠参考已有的生产装置或大概的理论定性分析。为了分析实际装置，找出最佳的操作条件，人们不得不冒极大的风险用实际装置做试验，而得到的只是某些特定条件下的回归公式。 动态模拟系统将时间变量引入系统，即系统内部的性质随时间而变。它将稳态系统、控制理论、动态化工及热力学模型、动态数据处理有机地结合起来，通过求解巨型常微分方程组来进行动态模拟。这种软件要求庞大的资源及多任务操作系统，过去只能在大型机上运行，同时由于操作非常复杂，动态模拟软件在国外也只能为极少数权威及专家所享用。由于微机的高速发展及Microsoft Windows 软件的推出，改变了DOS 对微机资源及单任务的限制，使得动态模拟系统在微机上运行成为可能。加拿大Hyprotech公司不负众望，以雄厚的技术实力，率先开发出微机版动态模拟系统Hysys1.0。动态模拟系统Hysys的推广及应用必将给石油化工设计领域、生产领域、研究领域带来一场深刻的革命，成为石化领域划时代的里程碑。化工模拟软件基本是沿两个方面发展和提高，一是在化工模拟理论和技术方面发展，以使软件应用范围更广泛；另一方面是在软件及计算机辅助工具发展，也就是研究更好的方法，使工程师更易掌握、使用这种软件，在研究方案中更灵活地运用这种软件。近年来，第一方面发展很快，后一方面则进展很慢。由于前一方面各家公司的水平都较高，所以后一方面就显得尤为重要。将两者结合起来，利用新一代的编程工具开发新一代的模拟软件，必将给化工模拟行业带来一场变革。 Hyprotech在软件发展过程中始终坚持一个宗旨：“使软件操作简单、方便，工程师易学、易懂”。达到这个目的的方法之一就是工程师在使用过程中能随心所欲地更改变量，软件运行中的任何时刻都可暂停以观察数据的变化。这就是我们所说的“完全交互式软件”，这就是Hyprotech公司的第一代产品HYSIM。它也是世界上第一个完全交互式的化工模拟软件。 Hyprotech的成功源于两个方面，其一是Hyprotech不断发展的技术能力；其二是Hyprotech对计算机技术发展带来的潜在新技术的认识，以及对这种变化做出的快速反应。从交互模拟到微机上的交互模拟技术，Hyprotech一直以提供创新的软件而领先于世界。 Hysys以具有十几年世界各地化工、石油领域的应用历史的HYSIM为其坚实的基础。Hysys包含更多、更复杂的物性计算包及单元操作。为了能更快速、准确得到计算结果，我们增加了强大的初始化及快速迭代计算工具。同时我们还增加了系统优化、反应蒸馏、先进的变量计算表，用于控制研究的控制器和传递函数发生器。 2002年7月，Hyprotech公司与AspenTech公司合并，Hyprotech成为AspenTech公司的一部分。 Hysys.Dynamic动态模拟软件的特点： 1 最先进的集成式工程环境由于使用了面向目标的新一代编程工具，使集成式的工程模拟软件成为 现实。在这种集成系统中，流程、单元操作是互相独立的、流程只是各种单元操作这种目标的 震源车系统动力学模型分析报告 一、项目要求 1）独立完成1个应用Adams 软件进行机械系统静力、运动、动力学分析问题，并完成一份分析报告。分析报告中要对所计算的问题和建模过程做简要分析，以图表形式分析计算结果。 2）上交分析报告和Adams 的命令文件，命令文件要求清楚、简洁。 1K 1 C 2K 2C 3 C 3 K 3 M 1 M 2M 二、建立模型 1）启动admas ，新建模型，设置工作环境。 对于这个模型，网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View 菜单栏中，选择设置（Setting ）下拉菜单中的工作网格（Working Grid ）命令。系统弹出设置工作网格对话框，将网格的尺寸(Size)中的X 和Y 分别设置成750mm 和500mm ，间距（Spacing ）中的X 和Y 都设置成50mm 。然后点击“OK ”确定。如图2-1所表示。 图 2-1 设置工作网格对话框 2）在ADAMS/View零件库中选择矩形图标，参数选择为“on Ground”，长度（Length）选择40cm高度Height为1.0cm，宽度Depth为30.0cm，建立系统的平台，如图2-2所示。以同样的方法，选择参数“New Part”建立part-2、part-3、part-4，得到图形如2-3所示， 图 2-2 图 2-3创建模型平台 3）施加弹簧拉力阻尼器，选择图标，根据需要输入弹簧的刚度系数K和粘滞阻尼系数C，选择弹簧作用的两个构件即可，施加后的结果如图2-4 图 2-4 创建弹簧阻尼器 4）添加约束，选择棱柱副图标，根据需要选择要添加约束的构件，添加约束后的模型如2-5所示。 青岛农业大学 理学与信息科学学院 操作系统课程设计报告 设计题目仿真实现动态可变分区存储管理模拟系统—最佳适应算法和最先适应算法 学生专业班级计算机科学与技术2011级03班 学生姓名（学号）明珠（H20110684 ） 设计小组其他同学姓名（学号）玉婷（H20110661） 宋璇（H20110162） 指导教师牟春莲 完成时间2014. 06.15 实习（设计）地点信息楼218 2014年6月16日 一、课程设计目的 操作系统的理论知识只有通过操作系统的实际操作和编程才能真正地理解和掌握，没有实践操作系统的操作和编程，学习操作系统就是纸上谈兵。操作系统课程设计是在学习完《操作系统》课程后进行的一次全面、综合实习，是计算机科学与技术专业的重要实践性教学环节。通过课程设计，达到如下目的： 1、巩固和加深对操作系统原理的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。 2、培养学生选用参考书，查阅手册及文献资料的能力；培养独立思考、深入研究、分析问题、解决问题的能力。 3、通过实际操作系统的分析设计、编程调试，掌握系统软件的分析方法和工程设计方法。 4、能够按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计过程和实验结果、正确绘制系统和程序框图。 5、通过课程设计，培养学生严谨的科学态度、严肃认真的工作作风和团队协作精神。 二、设计任务 题目描述： 仿真实现动态可变分区存储管理模拟系统。存调度策略可采用最先适应算法、最佳适应法等，并对各种算法进行性能比较。为了实现分区分配，系统中必须配 置相应的数据结构，用来描述空闲区和已分配区的情况，为分配提供依据。常用的数据结构有两种形式：空闲分区表和空闲分区链。为把一个新作业装入存，须按照一定的算法，从空闲分区表或空闲分区链中选出一个分区分配给该作业. 设计要求： 1．采用指定算法模拟动态分区管理方式的主存分配。能够处理以下的情形：⑴随机出现的进程i申请jKB存，程序能判断是否能分配，如果能分配，要求输出分配的首地址Faddress，并要求输出存使用情况和空闲情况。 存情况输出的格式为：Faddress该分区的首地址；Eaddress该分区的尾地址Len 分区长度；Process 如果使用，使用的进程号，否则为0。 ⑵主存分配函数实现寻找空闲区、空闲区表的修改、已分配区表的修改功能。成员分工： 明珠申请存、查看进程之间的前后的区域状态、释放进程 玉婷最先适应算法、将其释放的存插入空闲块中、初始化 宋璇最佳适应算法、将新项插入已分配表中、退出 明珠宋璇玉婷整个界面的优化、界面设计、总体思路 三、分析与设计 1．设计思路 存储器是计算机的重要组成部分,存储空间是操作系统管理的宝贵资源,虽然其容量在不断扩大,但仍然远远不能满足软件发展的需要。对存储资源进行有效的管理,不仅关系到存储器的利用率,而且还对操作系统的性能和效率有很大的影响。 操作系统的存储管理的基本功能有：存储分配、地址转换和存储保护、存储 SIMPACK车辆动力学习仿真系统 SIMPACK软件是德国INTEC Gmbh公司(于2009年正式更名为SIMPACK AG)开发的针对机械/机电系统运动学/动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。它以多体系统计算动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件。SIMPACK软件的主要应用领域包括：汽车工业、铁路、航空/航天、国防工业、船舶、通用机械、发动机、生物运动与仿生等。 SIMPACK是机械系统运动学/动力学仿真分析软件。SIMPACK软件可以分析如：系统振动特性、受力、加速度，描述并预测复杂多体系统的运动学/动力学性能等。 SIMPACK的基本原理就是通过搭建CAD风格的模型（包括铰、力元素等）来建立机械系统的动力学方程，并通过先进的解算器来获取系统的动力学响应。 SIMPACK软件可以用来仿真任何虚拟的机械/机电系统，从仅仅只有几个自由度的简单系统到诸如一个庞大的火车。SIMPACK软件可以应用在我们产品设计、研发或优化的任何阶段。 SIMPACK软件独具有的全代码输出功能可以将我们的模型输出成Fortran或C代码，从而可以实现与任意仿真软件的联合。 车辆动力学仿真carsim CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。 CarSim软件的主要功能如下: 适用于以下车型的建模仿真:轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV; 可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性; 可以通过软件如MATLAB，Excel等进行绘图和分析; 可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果;包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率谱分析模块;程序稳定可靠; 燃料电池汽车发展动力 一、引言 早在19世纪法国科幻小说鼻祖凡尔纳的小说中，预想家们就预言，有朝一日社会将通过以氢为基础的能源而被彻底改造。这种重量很轻的气体是宇宙中最丰富的元素，它能够从水中制成；它出奇地洁净；燃烧时排放出基本上是新鲜的蒸汽。当被输人到产生电力的燃料电池中时，它提供空前的效率一这些电化学反应堆从燃料中所摄取的有用能量高达内燃机的两倍。 当人类步人21世纪，开始面临着巨大的能源压力。传统的能源（主要是不可再生的化石燃料）正 日趋枯竭，过度依赖石油进口引起地缘政治不稳定而且化石燃料燃烧后排放的废气造成严重的空气污染，甚至加速气候变化，因此要实现经济、社会的可持续发展，寻找新的替代能源迫在眉睫。氢能作 为最洁净、高效的新能源，已经引起全世界的广泛关注。 燃料电池（FC）技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。近年来，以氢为动力的 燃料电池汽车（FCV）得到了世界各国政府和企业的高度重视，并且取得了重大进展，预计在未来的5--10年内FCV将正式进人市场，以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。 二、燃料电池技概群汽车上的应用 FC是一种将储存有燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，产物仅为电、热和水蒸气；而且FC运行平稳，无振动和噪音，所以被认为是21世纪的绿色能源。 FC技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破，同时也推动了自身的发展。FC可以用作汽车的（辅助）动力电源，也可以用 作辅助电源（APU）。 事实上，人们考虑更多的是FC电动汽车（FCEV），它不同于传统汽车，其动力来自FC，而不是内 燃机，可以减少燃料消耗，产生更少的污染物排放，当以氢作燃料时，能真正实现汽车的“零排放”，因此更符合人们的经济环保观念。此外，在能量耗尽后，FCEV不像传统的蓄电池电动汽车（BEV）那样需要长时间充电，而只需补充燃料即可继续工作，这一点对汽车驾驶者来 说尤为方便。 目前开发的FCEV主要用两种类型：纯燃料电池动力车和燃料电池一 蓄电池混合动力车。纯燃料电池动力车采用大功率的FC堆栈，以确保 在没有后备蓄电池的情况下能提供启动、瞬时加速的动力；而燃料电 池--蓄电池混合动力车以蓄电池为主动力，小功率的燃料电池用作续 程器。 当FC用作APU时，汽车使用内燃机驱动，部分燃料通过FC更有效地 转化为电能，它可以为汽 车辅助设备提供充足的功率，使汽车变得更舒适、更环保、更安全。 汽车用FC研究最多、最成功的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。PEMFC作为第五代FC，因为具有能量转化率高、低温启动、无电解质 泄漏等特点，被公认为最有希望成为电动汽车的理想动力源。但是因 为PEMFC需采用贵金属Pt作为电极催化剂，不仅提升了成本；而且限 制了燃料只能采用纯氢，因为燃料中的微量CO也可导致Pt中毒。对 于甲醇、汽油等燃料，必须经过重整纯化，从而增加了系统的复杂性。近年来，PEMFC技术取得了重大突破，燃料已经实现内重整，使得系统体积大为减少，有望进一步“减负”；更重要的是催化剂中pt载量大 为降低，成本问题有望得到解决，相信PEMFC汽车在不久的将来能够 实现商业化。 电力数字实时仿真系统 1、物理动态模拟系统(P2) 一个与真实运行的电力系统相似性能进行的物理模拟装置，其模型元件都是按一定容量比缩小的真实元件。 2、微机型继电保护测试装置(P3) 使用微机型继电保护装置模拟故障的暂态过程，往往只能模拟出短路电流的工频分量和非周期分量，而对其他自由分量很难准确模拟；同时由于是开环试验，这与实际情况有很大差别。 3、全数字实时仿真系统(P3) 系统的一次元件模型只取决于软件而与硬件无关。 RTDS（Real-time Digital Simulator）系统的基本组成单元为机笼（RACK）. RACK的组成(P4)： ?一块工作站接口板WIC（Workstation Interface Card）. ?一块机笼内部通讯板IRC（Inter-Rack Communication Card）. ?信号处理板（TPC）（最多可达18块，每个TPC含有3个高速DSP）. 每块TPC板有16路开关量输入通道及16路开关量输出通道。 工作站与RACK通过LAN网相连。 4、数字动模线路模型的暂态特性(P5) 传统物理动模对线路的模拟比较简单，主要是用集中参数去模拟分布参数。传统的物理动模一般每50-100公里线路取一个集中T 回路来模拟。 实际系统中，在具有分布参数特征的线路上发生短路时，短路电流中要出现无穷多频率的自由分量。 RTDS提供了具有分布特性的线路模型，用户可以根据需要任意设置线路的结构参数（如杆塔高度、分裂线间距、导线直径、分相线路距离等）及序分量（如正序阻抗、零序阻抗、分布电容等）。(P6) RTDS也提供了集中T回路。 5、在具有分布参数特征长线路发生短路故障时，自由分量中的直流分量是由于线路电感不允许电流突变而产生。短路电流中的高频分量是由于线路上的电压不能突变而产生的。（P6） 因此短路发生在故障相电压为大时，短路电流中将出现最大的高频自由分量，而如果短路发生在故障相电压过零时，短路电流中的高频自由分量最小，但不为零；当短路发生在故障点电压在故障时瞬间经过零值附近时，直流分量为零。 6、RTDS所提供的同步发电机模型基于七阶派克方程。（P6） 7、RTDS提供了具有分布特性的线路模型，线路模型的数学公式是基于行波原理制成的。模拟故障时，能充分模拟电磁暂态过程。（p9）8、RTDS只能模拟长度在30km以上的线路。（p15） 电气系统综合实验（下）电力系统动态模拟实验 实验模版 任务编号 电力系统调度自动化实验 一、实验目的 1．了解电力系统自动化的遥测，遥信，遥控，遥调等功能。 2．了解电力系统调度的自动化。 二、原理与说明 电力系统是由许多发电厂，输电线路和各种形式的负荷组成的。由于元件数量大，接线复杂，因而大大地增加了分析计算的复杂性。作为电力系统的调度和通信中心担负着整个电力网的调度任务，以实现电力系统的安全优质和经济运行的目标。 “PS-5G型电力系统微机监控实验台”相当于电力系统的调度和通信中心。针对五个发电厂的安全、合理分配和经济运行进行调度，针对电力网的有功功率进行频率调整，针对电力网的无功功率的合理补偿和分配进行电压调整。 微机监控实验台对电力网的输电线路、联络变压器、负荷全采用了微机型的标准电力监测仪，可以现地显示各支路的所有电气量。开关量的输入、输出则通过可编程控制器来实现控制，并且各监测仪和PLC通过RS-485通信口与上位机相联，实时显示电力系统的运行状况。 所有常规监视和操作除在现地进行外，均可以在远方的监控系统上完成，计算机屏幕显示整个电力系统的主接线的开关状态和潮流分布，通过画面切换可以显示每台发电机的运行状况，包括励磁电流、励磁电压、通过鼠标的点击，可远方投、切线路或负荷，还 可以通过鼠标的操作增、减有功或无功功率，实现电力系统自动化的遥测、遥信、遥控、遥调等功能。运行中可以打印实验接线图、潮流分布图、报警信息、数据表格以及历史记录等。 三、实验项目和方法 1．电力网的电压和功率分布实验。 2．电力系统有功功率平衡和频率调整实验。 3．电力系统无功功率平衡和电压调整实验。 同学们自己设计实验方案，拟定实验步骤以及实验数据表格。 四、实验报告要求 1．电力系统的调度自动化常用的通信协议或规约有哪几种? 2．详细说明各种实验方案和实验步骤。 3．比较各项的实验数据，分析其产生的原因。 五、思考题 1．电力系统无功功率补偿有哪些措施？为了保证电压质量采取了哪些调压手段？ 2．何为发电机的一次调频、二次调频？ 3．电力系统经济运行的基本要求是什么？ 1 路面模型的建立 在分析主动悬架控制过程时，路面输入是一个不可忽略的重要因素，本文利用白噪声信号为路面输入激励， )(2)(2)(0 00t w U G t x f t x g g ππ+-=? 其中，0f 为下截止频率，Hz ；G 0为路面不平度系数，m 3/cycle ；U 0为前进车速，m/sec ；w 为均值为零的随机输入单位白噪声。上式表明，路面位移可以表示为一随机滤波白噪声信号。这种表示方式来源于试验所测得的路面不平度功率谱密度（PSD ）曲线的形状。我们可以将路面输入以状态方程的形式加到模型中： ???? ?=+=? X C Y W F X A X road road road road road 1,2,2,000==-==road road road g road C U G B f A x X ππ；D=0；考虑路面为普通路面，路面不平系数G 0=5e-6m 3/cycle ；车速U 0=20m/s ；建模中，路面随机白噪声可以用随机数产生（Random Number ）或者有限带宽白噪声（Band-Limited White Noise ）来生成。本文运用带宽白噪声生成，运用MATLAB/simulink 建立仿真模型如下： 图1 路面模型 2 汽车2自由度系统建模 图2 汽车2自由度系统模型 根据图2所示，汽车2自由度系统模型，首先建立运动微分方程： ()()()()()b b s b w s b w w w t w g s b w s b w m x K x x C x x m x K x x K x x C x x =----???=--+-+-?? 整理得： ?????? ?+--+-+-+-=-+-+-+-=g w t b w t s b w s b w s b w s w b b s b b s w b s b s b x m K x m K K x m K x m C x m C x x m K x m K x m C xb m C x 式中：s C 为悬架阻尼，s K 为悬架刚度，t K 为轮胎刚度，b m 为车身质量，w m 为 车轮质量，b b b x x x 、、分别为车身位移、速度、加速度，w w w x x x 、、分别为车轮位移、速度、加速度，g x 为路面输入。 选取状态变量和输入向量为： []w b w b x x x x X = g x U = 则可将系统运动方程及路面激励写成状态空间矩阵形式，即： BU AX X += 其中，A 为状态矩阵，B 为输入矩阵，其值如下： ?????? ?? ? ?????????---- -=00 1 0001w s s w s w s w s b s b s b s b s m K K m K m C m C m K m K m C m C A ???? ??????????=000w t m K B 将车身加速度、轮胎动变形、悬架动行程作为性能指标，即： T w b g w b x x x x x Y ][--= 将性能指标项写为状态变量以及输入信号的线性组合形式，即： DU CX Y += 其中： 燃料电池电动汽车动力传动系统技术研究 1引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。燃料电池发出的电,经逆变器、控制器等装置,给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车[1-3]。随着对汽车燃油经济性和环保的要求,汽车动力系统将从现在以汽油等化石燃料为主慢慢过渡到混合动力,最终将完全由清洁的燃料电池车替代[4]。 近几年来,燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展[4-5]。世界著名汽车制造厂,如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电池汽车[5-12],并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略 目标。目前,燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本田的FCX Clarity最高时速达到了160 km/h[8];丰田燃料电池汽车FCHV-adv已经累计运行了360,000 km的路试,能够在零下37度启动,一次加氢能够从大阪行驶到东京(560公里)[7]。在我国科技部的支持下,燃料电池汽车技术得到了迅速发展。2007年,我国第四代燃料电池轿车研制成功,该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km。2008年,20燃料电池示范汽车又在北京奥运进行了示范运行。2010年,包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有196辆燃料电池汽车在上海世博园区进行示范运行[13]。 在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。但与传统的内燃机轿车相比,燃料电池电动汽车采用“燃料电池+电动机”来代替传统车的“心脏”-发动机和燃油系统。燃料电池轿车的动力传动系统发生较大的变化,主要表现在:电动机替代内燃机成为驱动动力源;离合器与扭转减振器被省略;多挡变速器通常被替换为减速器[14,15]。因此,燃料电池汽车的动力传动系统总体得到简化。但在行驶时,燃料电池是主要的动力来源,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说,车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。 2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。 动态仿真系统(OTS)的应用 摘要： 操作员动态仿真（OTS）培训系统用于在装置开工前、后培训操作员，目的在于全面地 提高操作人员的综合操作技能水平、过程知识和经验，使他们熟练操作DCS 、SIS 等控制系统，熟悉调节控制的方法，全面掌握和了解工艺过程本身的原理以及其动态特性，提高操作员素质，减少和避免由于人为因素导致的事故、损失，确保装置安全、顺利开停工及平稳、安全 生产。 关键词：动态仿真提高操作水平平稳生产安全生产 引言 现在的石油化工工业是以巨大的复杂的设备和高度密集的联合体为基础，新建装置的大 部分关键设备都很先进，自动化程度很高。其各类操作人员，尤其是一线操作人员比较缺乏 经验，又面临着更加复杂的和全新的工艺流程，因此必须对操作人员进行很好的培训。在这 种背景下，一种新颖的培训方式脱颖而出——基于计算机的模拟工厂操作实际的仿真培训系 统（OTS）。与传统的操作现场讲解培训的培训方式不同，动态仿真系统更加切合生产实际，无任何危险性，灵活性高，占用时间少，进度快，效果突出，而且培训开支很少。 一、OTS概述 1、开发软件介绍 OTS培训系统使用国外先进的ISIM动态模型软件开发，它用C++编译而成，是真正的模 块化、面向对象设计、图形化建模界面的仿真模型开发平台。在该软件环境下可以模拟实际 装置所有的工艺过程和控制系统，制氢装置模型开发都基于此平台完成。 仿真模型开发软件以动态模拟技术为基础，具有精确地工艺设备算法库、完善的物性数 据库以及与各DCS厂家控制器相一致的控制算法库，保证了开发出的模型具有较高仿真精度 及较好的动态响应效果，该OTS培训系统在外面数据链接上，支持带有OPC接口的软件，可 以实现与DCS、APC、MES等系统的无缝连接。因此在项目执行过程中，通过对模型的测试 可以起到良好的工艺及控制过程的验证作用。 2、功能介绍 OTS培训系统中的仿真模型开发是根据实际装置情况开发的，该OTS系统是对制氢装置 生产过程的模拟，包括必要的设备、仪表、联锁及控制回路等。学员可在OTS系统上完成正 常操作、开车、停车、故障处理等各种条件下的训练。装在同一台PC机上的仿真模型包括 两部分：工艺模型和控制模型，分别对应于工艺设备现场装置和中控室控制服务器中的控制 组态软件模块。在该OTS培训系统中，实际装置的现场、DCS及其它控制系统对应各个模拟 操作站：现场站、DCS站及其它控制模拟站以及管理教员站。 DCS控制系统模拟站，真实再现装置实际DCS、SIS操作站界面及操作功能，写入并显示控制模型中对应的变化参数，与实际装置上的DCS控制站系统的界面、控制算法、控制逻辑、过程特性、操作方式完全一致。 操作员仿真培训系统主要由教员站、工程师站、操作员站、服务器等组成。 现场模拟战主要为了模拟装置实际生产过程中一些外操操作，如现场阀、泵的操作。《机械系统动力学仿真分析软件》
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