用于燃料电池的三电平llc谐振变换器的研究与设计

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1、Ｉ＂－．．３ｒ＂＊＇＇＊＇；＝，＇１－Ｉ：■－ｒ：■．Ｗ．．■１．情Ｖ爲抗巧）ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ＇ｔ％、专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥＶ；．ｉｆ＊Ｐ论文题目用于燃料电池的Ｓ电平ＬＬＣ谐振变换器的硏究与设计严，专业学位类别工程硕壬学号２０１２２２０７０３２２化者姓名钮佳指导教师凡时财副教授－分类号密

2、级注。０（：＿｜＾学位论文用于燃料电池的三电平ＬＬＣ谐振变换器的妍究与设计（题名和副题名）钮佳（作者姓名）指导教师凡时财畐Ｓ（ＩｔｒＭ￣电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕±专业学位类别工程硕七工程领域名称控制工程提交论文日期心护ｆ乏论文答辩日期ｒ、＾学位授予单位和日期电子科技大学年《月日答辩委名技员会主席了￣评阅人夸杉表＾爹ｒ案苯一＾平注１；注明《国际十进分类法ＵＤＣ》的类号。独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研

3、究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：１日期：：）〇皮年主月日告托／安论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可［＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段

4、保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名导师签名：；知色日期—；年ｉ月／会曰STUDYANDDESIGNONTHREE-LEVELLLCRESONANTCONVERTERFORFUELCELLAThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:NiuJiaAdvisor:Prof.FanShicaiSchool:SchoolofAutomationEngineering摘要摘要近年来，燃料电池以其能量转换

5、效率高、环境友好度高等方面的优势得到了快速发展，燃料电池分布式电源作为燃料电池的重要应用之一，对其能量转换系统的研究越来越关注。由于燃料电池随着负载电流的增加，输出电压下降率大，即输出电压范围较宽，并且燃料电池很难快速响应负载的突变，因此，对能够满足燃料电池输出电压范围并拥有较快的动态响应特性的直流变换器的研究与开发已成为一项重要的课题。针对燃料电池能量转换系统应用场合，本文以提高对宽输入电压范围适应性为目标，采用全桥三电平LLC谐振变换器拓扑，并研究了其工作原理和电路特性，具体从以下几方面开展了工作：首先，结合特定应用需求，对比研究了燃料电池能量转换系统中的多种直流变换器拓扑，选定了最为匹

6、配的全桥三电平LLC谐振变换器拓扑。针对传统控制策略下谐振槽输入电压总谐波失真大的问题，本文提出一种改进型对称双移相控制策略，能够实现变换器三电平模式和两电平模式的切换，并且降低了谐振槽输入电压的总谐波失真。基于该控制策略，研究了LLC谐振网络的直流增益特性、软开关特性，并通过分析两种策略下谐振槽输入电压的总谐波失真随斩控角的变化，推导出改进型控制策略下的谐振槽输入电压总谐波失真小的结论，并仿真验证了理论分析的正确性。其次，根据燃料电池能量转换系统的具体设计要求，对全桥三电平LLC谐振变换器进行了详细的参数设计，重点开展了谐振网络的参数设计、高频变压器的设计，谐振电感设计等研究，并对数字控制

7、器进行了优化设计。此外，在Saber仿真环境下，搭建了全桥三电平LLC谐振变换器的仿真模型，仿真验证了变换器对宽输入电压范围的适应性、软开关情况、输出电压纹波情况以及负载突变时系统的响应特性，最终验证了全桥三电平LLC谐振变换器及所设计控制策略的正确性。最后，根据设计指标的要求及仿真分析结果，搭建了全桥三电平LLC谐振变换器的300W实验样机，进行实验验证，实现了改进型对称双移相控制策略，并且宽输入电压范围适