近年來,清潔能源的興起不斷沖擊著傳統(tǒng)化石燃料行業(yè),其中燃料電池以其燃料充足、功率密度大以及低噪聲等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注,但是燃料電池的動態(tài)響應(yīng)較慢,無法直接為負(fù)荷提供能量。本文提出一種低紋波高效燃料電池DC/DC直流變換器,以提高燃料電池輸出轉(zhuǎn)換效率,同時(shí)抑制后級直流變換器紋波對燃料電池的影響。本文首先分析國內(nèi)外燃料電池市場的發(fā)展現(xiàn)狀,概述了燃料電池供電系統(tǒng)的各個(gè)組成單元,選擇復(fù)合式燃料電池供電系統(tǒng)作為本文的研究對象。借助MATLAB/SIMULINK仿真工具模擬出燃料電池經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆�(wěn)態(tài)和動態(tài)特性,根據(jù)仿真結(jié)果和輸出特性采用四相交錯(cuò)并聯(lián)Boost電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并對主電路的電感器、濾波電容、功率開關(guān)管以及二極管等器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和選型。為了提高直流變換器的轉(zhuǎn)換效率,多相交錯(cuò)并聯(lián)系統(tǒng)的控制算法設(shè)計(jì)需要根據(jù)變換器效率模型。根據(jù)基爾霍夫電壓電流定律,通過測定變換器各器件的功率損耗推導(dǎo)出相關(guān)參數(shù)的效率方程式,效率方程是效率與燃料電池輸出電流的函數(shù),這里根據(jù)不同的用電負(fù)荷選擇合適的在線工作相相數(shù)。為避免相數(shù)調(diào)整過程中支路電流出現(xiàn)過大的沖擊,本文建立Boost電路小信號模型,利用被控對象的幅頻特性曲線設(shè)計(jì)合適的PI控制器。最后,介紹直流變換器硬件設(shè)計(jì)和軟件分析;這里包括硬件采集電路、功率管驅(qū)動電路、控制芯片最小系統(tǒng)以及各個(gè)控制程序的流程圖。電路仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:通過交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸入電壓電流紋波的削峰填谷,能極大程度上改善燃料電池動態(tài)響應(yīng)慢的缺點(diǎn);根據(jù)建立的效率模型模擬出不同工作相數(shù)下直流變換器的效率曲線,相數(shù)調(diào)整能實(shí)現(xiàn)部分負(fù)載下的高效運(yùn)行,和全負(fù)載下的四相運(yùn)行比較效率得到了明顯的提高。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM911.4
【部分圖文】：

圖 1-1 2009～2016 年全球電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)世紀(jì)中后期的三次石油危機(jī)爆發(fā)，世界各地特別是工業(yè)化國家都度的經(jīng)濟(jì)衰退。能源問題已經(jīng)上升到國家政治安全戰(zhàn)略層面，同能源消費(fèi)市場結(jié)構(gòu)出現(xiàn)良性、長期地改善，如圖 1-1 所示。各國

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本文編號：2813275