沈国桥，李霄，张文平，徐德鸿

（浙江大学电气工程学院，杭州 310027）

引言

燃料电池（FC）具有功率密度大、能量密度大、效率高、噪音低、环保等特点，利用燃料电池发电可获得许多具有潜力的新型电源装置---如燃料电池分布式发电系统、燃料电池不停电电源UPS、燃料电池DVR、燃料电池静态有功无功发生器（SPG）、燃料电池通信电源、燃料电池车辆动力系统等。

但FC发电应用需要首先解决其对电力负载的适应性问题，因为它具有特定的外特性和运行要求。以质子交换膜FC为例，它的输出响应存在较大的延迟，不能适应频繁负载波动，否则将缩短FC的寿命[1]。为了使FC与负载特性相配合，需要在两者之间设置匹配网络,既使负载功率流的快速性要求得到满足,同时为FC创造良好运行条件。

因此，匹配网络理论和实现方法是FC应用的关键。过去的相关研究大多针对特定的FC应用装置，重点聚焦在功率变换器的实现和效率优化[2-10]。如文献 [2]、[3]研究蓄电池及功率变换器如何配合FC以满足电动汽车输出转矩的快速变化要求。实际上，FC、负载和匹配网络构成了一个相互作用的复杂系统，需要同时实现多个目标，如FC输出电流的控制、负载侧电压调整、储能控制等。匹配网络对于延长FC寿命，辅助储能元件的最小化是十分关键的。因此，有必要从理论角度系统研究匹配网络理论和实现方法。但迄今这方面系统研究尚没有见到报道。

本文探讨用于FC发电系统的匹配网络实现方法。分析了FC输出特性和负载特性需求，以建立匹配网络设计准则与综合方法，包括系统构架、功率管理与控制系统等。……