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

1、全球能源危機和人們對環(huán)境保護的日益關(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，使得燃料電池廣泛用于航空航天、交通運輸、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，輸出電壓和電流的調(diào)整需秒級的時間才能達到新的平衡，而且這種負(fù)載突然變化的工況可能會導(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、輔助儲能設(shè)備，并設(shè)計適用于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的電力電子變換裝置，以彌補其在動態(tài)響應(yīng)上的不足，實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的電能能量成為一個重要的研究課題。
　　 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行了實驗測試，為燃料電池

3、和超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了依據(jù)。接著，設(shè)計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，并進行了實驗驗證。再次，論文提出了一種適用于燃料電池系統(tǒng)中能量存儲單元的雙向DC-DC變換器。該變換器使用耦合電感的交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了所有開關(guān)管在寬負(fù)載范圍內(nèi)的ZVS軟開關(guān)