燃料電池和超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)中變換器設(shè)計(jì)與控制.pdf

1、全球能源危機(jī)和人們對環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，采用氫能作為能量來源的燃料電池發(fā)電是未來清潔、綠色、高效的可再生能源發(fā)電方式之一。其高效率、高功率密度、低噪音、環(huán)保和配置靈活等特點(diǎn)，使得燃料電池廣泛用于航空航天、交通運(yùn)輸、通信、國防等各種場合。燃料電池由于內(nèi)部是電化學(xué)反應(yīng)，在負(fù)載快速切換時(shí)，輸出電壓和電流的調(diào)整需秒級的時(shí)間才能達(dá)到新的平衡，而且這種負(fù)載突然變化的工況可能會(huì)導(dǎo)致局部指標(biāo)超標(biāo)而影響其使用壽命。因此，針對燃料電池的輸出特性，選用合適的

2、輔助儲(chǔ)能設(shè)備，并設(shè)計(jì)適用于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的電力電子變換裝置，以彌補(bǔ)其在動(dòng)態(tài)響應(yīng)上的不足，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的電能能量成為一個(gè)重要的研究課題。
　　 本論文研究課題以超級電容作為燃料電池的能量緩沖單元，并設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的燃料電池后級DC-DC變換器、雙向DC-DC變換器以及相應(yīng)的控制方法，為今后組建完整的燃料電池-超級電容混合供電系統(tǒng)打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 首先，論文對系統(tǒng)中燃料電池和超級電容的特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試，為燃料電池

3、和超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。接著，設(shè)計(jì)一種適用于燃料電池的后級DC-DC變換器，與傳統(tǒng)單相Boost變換器相比，該拓?fù)淠芎芎玫馗纳浦鏖_關(guān)管的開關(guān)環(huán)境，并通過漏感有效地抑制了二極管的反向恢復(fù)電流。論文詳細(xì)地分析了其工作原理，完成相關(guān)理論推導(dǎo)和參數(shù)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。再次，論文提出了一種適用于燃料電池系統(tǒng)中能量存儲(chǔ)單元的雙向DC-DC變換器。該變換器使用耦合電感的交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了所有開關(guān)管在寬負(fù)載范圍內(nèi)的ZVS軟開關(guān)