燃料电池发电系统DC/DC变换器的研究

燃料电池高效、环境友好,是一种绿色能源,可同时解决节能和环保两大世界难题。DC/DC变换器作为燃料电池发电系统的一个重要组成部分,对整个系统的体积、重量、成本、效率和性能的影响非常大。因此,如何综合考虑这些因素,合理设计符合要求的DC/DC变换器就显得尤为重要,同时这对于燃料电池的市场化推广应用也具有极其重要的意义。 本文首先阐述了燃料电池的基本原理和性能特点,分析了在燃料电池发电系统中引入辅助能源系统的必要性及具体的配置方案,然后针对燃料电池发电系统对DC/DC变换器设计的特殊要求,提出了一种加双CDD无源无损缓冲电路的推挽正激变换器(Push Pull Forward Converter ,PPFC)。文章详细分析了电路工作过程,给出了缓冲电路的选取原则及耦合电感的设计,讨论了该PPFC与后级DC/AC逆变器连接工作时的相互影响,并通过仿真分析和一台1000W实验样机进行了原理验证。 通过进一步研究,本文在上述PPFC的基础上,又提出了一种BOOST+PPFC的两级式DC/DC方案,并对其控制策略和滤波方式进行了讨论。该两级式变换器保留了上述单级式PPFC方案的基本优点,同时改善了其存在的几点不足之处,具有相当的优越性,适用于本文所研究的燃料电池发电系统,文章最后通过仿真和实验进行了原理验证。