氫能燃料電池逆變控制的研究.pdf

1、環(huán)境污染、能源危機(jī)問題日益嚴(yán)重的今天，以氫能為代表的可再生能源得到越來越多的應(yīng)用。燃料電池是氫能利用的一個(gè)重要方面，其反應(yīng)產(chǎn)物為水，對(duì)環(huán)境沒有污染。而DC/AC逆變器是燃料電池和其他新能源發(fā)電系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成環(huán)節(jié)，具有重要的研究?jī)r(jià)值。
　　 本文對(duì)氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)電能變換的通用電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。氫燃料電池具有比較軟的輸出外特性，因而在采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)要求前一級(jí)DC/DC變換器可以高效的工作在比較寬的輸入電壓范圍內(nèi)。通過對(duì)比

2、和討論本文確定了兩級(jí)結(jié)構(gòu)的燃料電池逆變系統(tǒng)，通過仿真實(shí)驗(yàn)詳細(xì)地分析了相關(guān)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)輸出波形的影響。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):
　　 (1)兩級(jí)結(jié)構(gòu)，前級(jí)和后級(jí)功能獨(dú)立，結(jié)構(gòu)清晰明確。由DC/DC變換器構(gòu)成的前級(jí)電路可以實(shí)現(xiàn)升壓作用和電氣絕緣的作用，提供穩(wěn)定的直流電輸出給后級(jí)的逆變環(huán)節(jié)。后級(jí)DC/AC逆變器可以實(shí)現(xiàn)逆變輸出交流電。
　　 (2)通過調(diào)節(jié)調(diào)制深度和載波頻率可以方便的調(diào)節(jié)輸出電壓的基波幅值和諧波頻率。
　

3、　 (3)采用了高頻變壓器，使得電能變換系統(tǒng)裝置體積小、重量輕。
　　 (4)能夠達(dá)到燃料電池電壓輸出要求，滿足負(fù)載需要。
　　 針對(duì)兩級(jí)結(jié)構(gòu)的通用逆變系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，開關(guān)器件多，不易于控制的問題。本文研究了一種目前比較熱門的逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，雙boost逆變電路。雙boost逆變電路是一種可以將較低的直流電壓輸入轉(zhuǎn)換為較高的交流電壓輸出的拓?fù)?，具有良好的發(fā)展前景。本文對(duì)雙boost逆變電路拓?fù)涞闹绷髟鲆嫣匦院徒涣髟鲆?/p>

4、特性進(jìn)行了分析，給出了經(jīng)過修訂的交流增益特性。該電路拓?fù)渚哂幸韵绿攸c(diǎn):
　　 (1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率開關(guān)器件少，實(shí)現(xiàn)單級(jí)輸出，開關(guān)損耗低。
　　 (2)可以實(shí)現(xiàn)升壓功能，電流雙向?qū)?，輸出電壓可以在四個(gè)象限內(nèi)變化。
　　 (3)電壓調(diào)制原理簡(jiǎn)單，易于控制。
　　 針對(duì)雙boost電路輸出波形總諧波分量大，升壓比不高的問題，本文對(duì)雙boost逆變電路拓?fù)溥M(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種將雙boost電路與LC諧振電路相

5、結(jié)合的改進(jìn)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并通過采用PID控制和SPWM控制，使得輸出波形達(dá)到理想值。該技術(shù)具有以下特點(diǎn):
　　 (1)升壓比高，由于諧振電路的作用，升壓比可以達(dá)到十倍以上。
　　 (2)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)，得到符合要求的輸出電壓。
　　 (3)有效地減少了輸出電壓波形的總諧波失真，輸出電壓接近理想正弦波。
　　 根據(jù)以上分析，本文搭建了軟件仿真和硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在參數(shù)合適的條件下系統(tǒng)可