燃料电池电源系统滤波器设计

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1、武汉理工大学本科生毕业设计（论文)任务书学生姓名：专业班级：自动化指导教师：工作单位：自动化学院设计(论文)题目:燃料电池电源系统滤波器设计设计（论文）主要内容：了解燃料电池输出特性，以boost和buck电路为原型，分别建立滤波器数学模型。以buck为例：输入60~80V，输出48V，功率5kw，电压纹波<1%，电流纹波<10%；以boost为例：输入30~45V，输出48V，功率5kw，电压纹波<1%，电流纹波<10%。在设计好的基础上，进行仿真分析。要求完成的主要任务:1．学习燃料电池电源系统输出特性；2．分析滤波器用磁芯材料的特性及区别；3．研究磁滞曲

2、线、工作磁密、磁导率、能量损耗和工作频率等参数之间的联系；4．讨论漏感、分布电容及温度等对滤波器的影响；5．以boost和buck电路为原型，分别建立滤波器数学模型；6．在Matlab中进行仿真分析；7．撰写毕业设计论文，字数不低于15000；8．完成外文文献翻译，字数约为10000左右。必读参考资料：[1]林飞、杜欣著．电力电子应用技术的MATLAB仿真．北京：中国电力出版社，2009 [2]AbrahamI.Pressman著，王志强等译．开关电源设计.北京：电子工业出版社，2010 [3]王兆安、黄俊著．电力电子技术．北京：机械工业出版社，2000 [4

3、]陈坚著．电力电子学—电力电子变换和控制技术．北京：高等教育出版社．2004指导教师签名：系主任签名：院长签名（章）：武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）近些年来，燃料电池电源系统运用的越来越广泛，因为与常规发电相比，燃料电池具有以下优点：（1）理论发展效率高，发展潜力大。（2）小型高效，提高供电可靠性。（3）污染物和温室气体排放量较少。（4）低噪声。（5）电池排气中的热量可用多种方法回收。（6）电力质量高。（7）变负荷率高。（8）可用多种燃料。（9）模块化设计。（10）占地面积小。（11）自动化程度高。由于燃料电

4、池具有以上优点，因此现在我们开始研究利用燃料电池进行发电。从燃料电池的静态输出特性中可以看出，随着电流密度的增加，燃料电池输出电压有明显的下降。为了获得所需要的恒定纯净的电压与电流，可采用DC/DC的buck和boost电路。其中滤波器的设计是很关键的，因为滤波器的主要目的在于抑制高频开关产生的电压和电流纹波。在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成

5、熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。我国广泛使用滤波器是50年代后期的事

6、，当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。20世纪80年代技术改造一个重大课题是实现各种电子系统全面大规模集成（LSI）。使用最多的滤波器成为“拦路虎”，RC有源滤波器不能实现LSI，无源滤波器和机械滤波器更不用说了，于是，人们只能另辟新径。50年代曾有人提出SCF的概念，由于当时集成工艺不过关，并没有引起人们的重视。1972年，美国一个叫Fried的科学家发表了用开关和电容模拟电阻R，说S

7、CF的性能只取决于电容之比，与电容绝对值无关，这样才引起人们的重视。2、基本内容和技术方案基本内容：了解燃料电池电源系统的特性，为了获得稳定的电压，需要设计DC/DC滤波电路，同时还考虑了DC/DC高频电源干扰源的产生及抑制措施，滤波电路是以buck和boost电路为基本电路的，设计中需要计算参数值以满足设计要求，并在MATLAB中建立数学模型进行仿真分析，以检查设计电路的滤波效果。技术方案：（1）了解燃料电池电源系统的构成和特性；（2）分析了buck电路和boost电路干扰来源；（3）计算buck电路电感和电容值并进行仿真，看是否符合要求；（4）计算boos

8、t电路电感和电容值并进行了仿真，看是否