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1、燃料电池发电系统前端DCDC变换器的研究山东科技大学学士学位论文摘要燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置,是一种高效的绿色能源,具有功率密度大、高效洁净、运行稳定可靠等优点,日益受到人们的青睐,成为最有前景的能源技术之一。但燃料电池本机输出电压一般不高,输出的直流电压随着负载的变化有很大的变动范围,因此在燃料电池发电系统中,具有升压稳压功能的功率变换是其重要组成部分。燃料电池输出的电压必须经过具有升压稳压功能的功率变换装置,将不稳定的直流电变换成符合要求的直流或交流电。本文主要研究了燃料电池发电系统中的直流变换器。首先,本论文介绍了燃料电
2、池的原理、特点和选题意义,并对质子交换膜燃料电池的输出特性做了分析。其次,列举并比较了常见的DC/DC变换器的拓扑结构和性能,借鉴国内外在燃料电池系统中直流变换器上的研究和创新成果,根据燃料电池的输出特性及电动汽车的特点,选用Boost型电路结构作为直流变换电路。再次,本课题的设计目标:将5KW质子交换膜燃料电池组85~120V的输出电压,转换成375V左右的电压,为5KW轻型车辆提供主动力。根据对Boost电路原理的分析,推导并设置电路主要元件的参数,利用Multisim、Matlab/Simulink软件进行建模和仿真,观察并分析输出电压、
3、纹波电压、开关管电压和电流等波形,分析该方案的可行性和不足之处。关键词:燃料电池DC/DC变换器Boost电路MultisimMatlab/Simulink燃料电池发电系统前端DC/DC变换器的研究ABSTRACTFuelcellisadevicewhichcantransformchemicalenergydirectlyintoelectricenergy.Itisagreenenergyofhighefficiency.whichhasvariousadvantagessuchashighefficiencyofpowergenerati
4、onanddensity,environmentfriendly,stabilityandreliableoperation,soitisregardedseriouslybymoreandmorepeople,becomingoneofthemostpromisingenergytechnology.However,theoutputvoltageoftheFCisnotalwaysveryhighandvarieslargelyastheloadchanges.Therefore,powerconverterisessentialinthe
5、Fuelcellgenerationsystem.whichcanboostthevoltageoftheFCandstabilizethevoltageoftheoutputofthepowerconverter,inordertogetrequiredDCorAC.ThispapermainlystudiestheDC/DCconverterofthefuelcellgenerationsystem..Thispaperfirstintroducesthebackgroundofselectionofthissubject,analyses
6、theworkingtheoryandtheoutputperformanceofPEMFC.Then,thepaperintroducesdifferentinnovationinDC/DCconvertersusedinfuelcellsystem.Whatisfollowedisthekeypart,accordingtothecharacteristicsoftheelectricvehicleandfuelcellsystem,boostcircuitischosedtotopologiesofDC/DCconverter.Meanw
7、hile,thepaperpresentsthedevelopmentandaccomplishtheconversion,andgivenanalysisoftheworkingprincipleofthecircuit.Thegoalofthedesignistoboosttheoutputvoltageof5KWPEMFCsystemvaringbetween85~120V,toabout375Vsothatitcanbeinvertedto220VACtosupplyforthelightvehicle.Withtheoreticals
8、tudyingthedesign,criterionsofkeycircuitparametersaregained,finallytheauthor