多电源输入开关功率变换器分析与研究

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时间:2019-05-15

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随着生产的发展和人们生活水平的提高,百万年来积累的自然资源被急速消耗,自然资源面临枯竭,环境承受了巨大压力。面对此种现状,新能源研究应用迎来诸多机遇与挑战,风能、太阳能、燃料电池、电动汽车等新能源研究及应用风起云涌。由于新能源应用面临各种条件制约,如风能、太阳能的不稳定性、燃料电池价格昂贵等等,因而在一些应用场合需要多个输入源配合使用,故多电源输入开关功率变换器的研究与开发成为重要科研课题。论文详细分析了多电源输入开关功率变换器拓扑及其优缺点,结合燃料电池和蓄电池特性,提出了基于燃料电池和蓄电池的双输入开关

2、变换器。燃料电池与交错并联Boost开关变换器联接,可以有效减小燃料电池输入电流纹波,从而延长燃料电池寿命;蓄电池与双向Buck.Boost开关变换器拓扑联接,不仅能够将蓄电池能量传递至负载,还可以在蓄电池能量不足时,对蓄电池充电,实现能量的双向流动。燃料电池输出电压易受到负载变动以及燃料电池极化损失的影响,在与蓄电池结合供电后,不仅可以提高燃料电池发电系统负载容量,降低燃料电池成本,而且可以增加系统冗余度,降低系统供电故障率。论文根据系统工作原理,建立了系统能量管理规则,设计了各个工作模式下的控制系统,并由电路数学模型分析了系统稳定性,最后通过

3、仿真及实验验证了系统各种工作模式稳定运行的可行性。关键词:多电源输入开关变换器;燃料电池;蓄电池;能量管理;双向直直变换器西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractWiththeimprovementoflivingstandard,naturalenergyaccumulationformillionsofyearsisconsumedrapidly;nowwefacewithdepletionofnaturalresourcesandthesevereenvironmentpressure.Underthissituation,n

4、ewenergiessuchaswind,solar,andfuelcellsarepromisingchooses.Inthisarea,wehavemetalotofopportunitiesandchallenges.Becauseofinstabilityofthenewenergy,anotherinputingsourceisneededtobeusedinconjunctionwiththenewenergyinputingsources,somulti-inputpowerswitchingconvertershasbecomea

5、nimportantresearchproject.Thepaperdetailedanalysisofexistingmulti—inputpowerswitchesconvertertopologyandpointouttheadvantagesanddisadvantagesofeachconvertertopology.Combinationoffuelcellandbatterycharacteristics,two-inputswitchingconvertersWasproposed.Linkingwim向elcellsbyanin

6、terleavedBoostswitchconverterCaneffectivelyreducethefuelcellinputcurrentripple,therebyextendinglifeoffuelcells.LinkingwithbatterybyBuck.Boosttwo。wayswitchingconverter,itearlsnotonlytransportandprocessbatterypowertotheload,butalsochargestheenergywhenthebatterypowerislow.Soitha

7、satwo-wayenergyflowcapacity.ThereisnoenergystoragecapacityforProtonmembranefuelcellandtheoutputvoltageisvulnerabletochangesinloadandtheimpactoffuelcellpolarizationlosses.Bycombiningwiththebatterypowersupply,notonlyincreasingtheloadcapacityofthefuelcellpowergenerationsystem,bu

8、talsoreducingthecostoffuelcells。Ontheotherhand,Increasingsystemredun

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