kW級固體氧化物燃料電池功率變換及能量管理.pdf

1、隨著環(huán)境污染和能源危機的日益嚴重，人們加快了對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，有廣闊的應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，結合SOFC輸出特性和負載功率變化特性，研制高效且具有負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高頻隔離的DC/DC變換器穩(wěn)定在311V以上，然后通過DC/AC逆變器將直流電逆變?yōu)槊裼秒姟?br>　　通過分析對比幾種常用燃料電池的前級DC/DC升壓電路拓撲結構，選定推挽拓撲結構，對這種拓撲的工作過程和具體實現(xiàn)方法進行了詳細論述。DC/AC逆變器采用全橋拓撲，驅動信號采用單極倍頻SPWM調制，減小了濾波元件的體

3、積；控制電路采用純硬件芯片TDS1093實現(xiàn)，避免了繁瑣的編程，同時簡化了外圍電路。文章詳細論述了功率變換器的設計步驟、電路參數(shù)以及元器件的選擇，完成了1kW功率變換器樣機的研制，效率最高可達91％，驗證了設計的可行性。
　　針對固體氧化物燃料電池系統(tǒng)大遲滯，難以實時跟蹤突變負載的問題，設計了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計，并在Matlab/simulink環(huán)境下