氢燃料电池发电DCACDC电能变换研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：—矗扛啦日期：一关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或

2、机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：i訇童焦日期：丝!≥垒篁因丝旦导师签名：—j暨让日期：—j丝L上L越一学位论文数据集中图分类号TM911．42学科分类号510．8040论文编号1001020130105密级公开学位授予单位代10010学位授予单位名称北京化工大学

3、码作者姓名闫贯博学号2011210105获学位专业名称控制工程获学位专业代码085210课题来源其他项目研究方向电力电子技术论文题目氢燃料电池发电DC．AC．DC电能变换研究氢燃料电池，DC．AC．DC，改进的半桥变换器，升压拓扑结关键词构，稳压论文答辩日期2013年5月28日幸论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师崔玉龙副教授北京化工大学电力电子技术评阅人1夏涛副教授北京化工大学计算机仿真计算机网络与分布评阅人2赵英教授北京化工大学式计算评阅人3评阅人4评阅人5答

4、辩委员会主席王晶教授北京化工大学智能控制答辩委员1楚纪正教授北京化工大学建模仿真答辩委员2黄克谨教授北京化工大学精馏塔机器臂、半导体调答辩委员3曹政才教授北京化工大学度答辩委员4祝海江副教授北京化工大学计算机视觉答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在((中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745—9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要氢燃料电池发电DC-AC-DC电能变

5、换研究氢燃料电池是洁净环保、高效安全的绿色能源，是新时期、新阶段极具潜力的氢能利用形式之一。然而，由于氢燃料电池自身的结构，导致其存在输出电能伏安特性相对较软、输出电压较低且电压值不稳定等缺点。为解决上述问题，寻求研究一种合适的升压拓扑结构，并选用一种合适的稳压方法，使氢燃料电池输出电压更好地供后级使用，具有十分重要的意义。本文针对额定功率为2kW的氢燃料电池电堆输出特性，设计了相应的、电能转换效率较高的DC．AC．DC变换器，并选用一种适合该系统的稳压方式，以克服氢燃料电池的输出电压低和电压值不稳定的

6、缺点，实现了氢燃料电池输出电压的提升和稳定，改善了氢燃料电池输出电压特性，提高了电能利用效率。具体说：首先，构建氢燃料电池机理模型，验证数学模型准确性，通过对电流密度、反应温度和分压值与其输出电压关系的仿真，分析其动态输出特性；其次，分析比较多种升压变换器拓扑结构的优缺点，针对2kW氢燃料电池输出研究了一种高效升压变换器——改进的半桥DC—AC．DC变换器，通过仿真实验验证该变换器的升压效果；第三，设计适合该变换器的辅助电路，以达到驱动开关器件和稳压控制的目的。仿真结果表明：建立的氢燃料电池机理模型具有

7、准确性和可靠性，氢燃料电池输出电压较低，约为20V，且电压值不稳定；相比其它升压拓扑结构，选用改进的半桥DC—AC—DC变换器进行电压提升较优，升压速度快，电能转换效率较高，能够达到预期的升压效果；设计的辅助电路能够起到驱动开关器件MOSFET和保持电压稳定的控制作用；采用改进的半桥DC．AC—DC变换器，在硬件上同样能够很好地实现升压功能。本课题对于改善氢燃料电池输出电能特性、高效利用氢燃料电池的输出电压具有重要的研究指导意义和现实应用价值。关键词：氢燃料电池，DC．AC—DC，改进的半桥变换器，升压

8、拓扑结构，稳压ABSrRACTRESEACHoNDC．AC．DCENERGYCoNVERSIONoFHYDROGENFUELCELLPoWERGENERATIONABSTRACTHydrogenfuelcellisakindofgreenenergy，whichisclean，safe，efficientandgoodtotheenvironment．Itisoneofthemostpotentialusingformofhydrogeni