燃料電池和超級電容混合發(fā)電系統(tǒng)中變換器設計與控制.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)部是電化學反應，在負載快速切換時，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，而且這種負載突然變化的工況可能會導致局部指標超標而影響其使用壽命。因此，針對燃料電池的輸出特性，選用合適的

2、輔助儲能設備，并設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)打下良好的技術基礎。
　　 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)的方案設計提供了依據(jù)。接著，設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，該拓撲能很好地改善主開關管的開關環(huán)境，并通過漏感有效地抑制了二極管的反向恢復電流。論文詳細地分析了其工作原理，完成相關理論推導和參數(shù)設計，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)了所有開關管在寬負載范圍內(nèi)的ZVS軟開關