氢燃料电池输出DC-DC变换器设计
2021-06-02曹先贵孙引红王宏斌
通信电源技术 2021年3期
关键词:设计
曹先贵,孙引红,王宏斌,郑 翔
(西安清泰科新能源技术有限责任公司,陕西 西安 710077)
关键字:DC-DC变换器;六相交错双Boost;纹波电流
0 引 言
随着国家对环保问题的重视,新能源汽车产销量不断提升,氢燃料电池汽车以其高效、清洁以及加注燃料方便等优点成为新能源汽车的重要发展方向之一[1]。氢燃料电池具有许多突出的优点,但也存在不足之处,如较低的单节电池输出电压、较大的电压及功率变化范围等。目前主流的氢燃料电池反应堆输出电压集中于60~240 V,低于电动汽车动力电池常用的330~600 V母线电压。在车载氢燃料电池系统中,DC-DC变换器的输入连接氢燃料反应单元,其特性不稳定且功率调节速度慢,输出连接高压蓄电池和用电负载,包括电机控制器及低压供电等部件,用电功率无规律性,经常存在较大的跳动性变化。因此,为了保证氢燃料电池可以高效安全稳定地向负载供电,就需要利用DC-DC变换器来提升并稳定其输出电压,且起到功率调节的作用。
常用的DC-DC变换拓扑可以分为隔离型与非隔离型两大类,Buck、Boost以及Buck-Boost等拓扑是非隔离型拓扑中应用最为成熟的几种基本拓扑,其他一些据此衍生的拓扑也有较多应用[2]。这类拓扑的特点是结构简单,开关器件数量少,电感电容的设计也比较简单。但单级拓扑往往难以实现大的增益比,尤其在大功率应用的场景,随增益比增加其效率降低。隔离型拓扑采用高频变压器将输入与输出进行电气隔离,安全性更好,通过调节变压器变比可以获得较大的变换范围,但高频变压器需要占用较大体积,且高效大功率的高频变压器设计较为困难,制作工艺也比较复杂。……
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