基于PEMFC发电机的DC-DC变换器的建模与仿真

2011-04-12付尚琛陈向锋

电力与能源 2011年2期

付尚琛,徐晔,陈向锋,王巍

(解放军理工大学工程兵工程学院,南京 210007)

以质子交换膜燃料电池(PEM FC)为主体的氢能发电机具有无污染、高效率、无噪声、热辐射小和模块化的特点,具有十分广阔的应用前景。由于PEMFC发电机发出的是一种电特性独特的直流电,它的负载输出特性与目前绝大多数用电负荷的用电特性不一致,不仅动态情况下输出电压变化剧烈,静态情况下的负载电压与空载电压之间也存在很大的差异,因此,在PEMFC发电机与用电设备之间通常需要进行电能变换,通过一个前级DC/DC变换器来将其输出电压提升并稳定在所需要的电压水平。

1 PEMFC氢能发电机DC/DC变换器的主电路及参数选择

根据已经研制的5 kW PEMFC发电机的工作及其电气特性要求所得到DC/DC变换器的技术指标,输入电压为直流50～90 V,开关频率为20 kHz,输出电压为直流380 V,最大输出功率为5 kW。由于本文所研究的DC/DC变换器属于功率较大的变换器,而且高频变压器次级和初级侧的电压比达到9.6∶1,又要求变压器的制作应尽可能简单,为满足上述要求,本文将采用移相全桥式ZVS-PWM功率变换技术,这种技术开关损耗小、效率高,对于上述要求具有较好的适应性,其中移相控制全桥ZVS-PWM DC/DC变换器电路,结构如图1所示。