kW級(jí)固體氧化物燃料電池功率變換及能量管理.pdf

1、隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，人們加快了對(duì)清潔高效新能源的研究。固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)具有高效、環(huán)保、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景和重要的研究意義。功率變換器作為固體氧化物燃料電池電管理單元的重要組成部分，直接影響系統(tǒng)的效率和電堆的工作壽命。因此，結(jié)合SOFC輸出特性和負(fù)載功率變化特性，研制高效且具有負(fù)載跟蹤功能的功率變換器有著重要意義。
　　本文首先介紹了固體氧化物燃

2、料電池發(fā)電基本原理和輸出電能特性，結(jié)合SOFC輸出特性，功率變換器采用隔離的兩極變換。SOFC電堆輸出不穩(wěn)定的低電壓首先通過(guò)高頻隔離的DC/DC變換器穩(wěn)定在311V以上，然后通過(guò)DC/AC逆變器將直流電逆變?yōu)槊裼秒姟?br>　　通過(guò)分析對(duì)比幾種常用燃料電池的前級(jí)DC/DC升壓電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選定推挽拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)這種拓?fù)涞墓ぷ鬟^(guò)程和具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)論述。DC/AC逆變器采用全橋拓?fù)?，?qū)動(dòng)信號(hào)采用單極倍頻SPWM調(diào)制，減小了濾波元件的體

3、積；控制電路采用純硬件芯片TDS1093實(shí)現(xiàn)，避免了繁瑣的編程，同時(shí)簡(jiǎn)化了外圍電路。文章詳細(xì)論述了功率變換器的設(shè)計(jì)步驟、電路參數(shù)以及元器件的選擇，完成了1kW功率變換器樣機(jī)的研制，效率最高可達(dá)91％，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。
　　針對(duì)固體氧化物燃料電池系統(tǒng)大遲滯，難以實(shí)時(shí)跟蹤突變負(fù)載的問題，設(shè)計(jì)了SOFC和蓄電池聯(lián)合供電系統(tǒng)，包括蓄電池的接入方式、能量管理方案的制定、系統(tǒng)的建模以及控制器的設(shè)計(jì)，并在Matlab/simulink環(huán)境下