氫燃料電池發(fā)電DC-AC-DC電能變換研究.pdf

1、氫燃料電池是潔凈環(huán)保、高效安全的綠色能源，是新時期、新階段極具潛力的氫能利用形式之一。然而，由于氫燃料電池自身的結構，導致其存在輸出電能伏安特性相對較軟、輸出電壓較低且電壓值不穩(wěn)定等缺點。為解決上述問題，尋求研究一種合適的升壓拓撲結構，并選用一種合適的穩(wěn)壓方法，使氫燃料電池輸出電壓更好地供后級使用，具有十分重要的意義。
　　 本文針對額定功率為2kW的氫燃料電池電堆輸出特性，設計了相應的、電能轉換效率較高的DC-AC-DC變換器

2、，并選用一種適合該系統(tǒng)的穩(wěn)壓方式，以克服氫燃料電池的輸出電壓低和電壓值不穩(wěn)定的缺點，實現(xiàn)了氫燃料電池輸出電壓的提升和穩(wěn)定，改善了氫燃料電池輸出電壓特性，提高了電能利用效率。具體說:首先，構建氫燃料電池機理模型，驗證數(shù)學模型準確性，通過對電流密度、反應溫度和分壓值與其輸出電壓關系的仿真，分析其動態(tài)輸出特性;其次，分析比較多種升壓變換器拓撲結構的優(yōu)缺點，針對2kW氫燃料電池輸出研究了一種高效升壓變換器——改進的半橋DC-AC-DC變換器，通

3、過仿真實驗驗證該變換器的升壓效果;第三，設計適合該變換器的輔助電路，以達到驅動開關器件和穩(wěn)壓控制的目的。
　　 仿真結果表明:建立的氫燃料電池機理模型具有準確性和可靠性，氫燃料電池輸出電壓較低，約為20V，且電壓值不穩(wěn)定;相比其它升壓拓撲結構，選用改進的半橋DC-AC-DC變換器進行電壓提升較優(yōu)，升壓速度快，電能轉換效率較高，能夠達到預期的升壓效果;設計的輔助電路能夠起到驅動開關器件MOSFET和保持電壓穩(wěn)定的控制作用;采用改進