多电源输入开关功率变换器分析与研究

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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