1KW固体氧化物燃料电池逆变器的研究

• 作 者: 黄捷
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 固体氧化物燃料电池 Boost型推挽变换器 DC/AC逆变器 仿真

由于环境问题，能源危机等问题的日益严重，新兴能源的发展逐步受到人们的关注。风力发电、光伏发电、核电、燃料电池等发电系统逐步受到人们的重视。燃料电池以其高效、低耗、绿色等诸多特点，近年来得到了迅速的发展，而其中最有发展前景的是固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell）。固体氧化物燃料电池变换器作为固体氧化物燃料电池电控系统的重要组成部分，对整个系统的影响非常大。因此，如何综合考虑个方面因素，合理的设计符合要求的变换器，综合电管理单元的要求，保证固体氧化物燃料电池工作正常，并满足用户负载对电能的需要，是非常具有理论意义和实用价值的。本文首先阐述了固体氧化物燃料电池的基本原理和性能特点，针对固体氧化物燃料电池的输出特性，总结了固体氧化物燃料电池系统对DC/DC变换器系统的设计要求，并采用了Boost型推挽变换器电路作为DC/DC变换器的主电路。文章详细分析了Boost型推挽变换器电路的工作过程，给出了电路主要参数的设计方法，通过仿真验证了电路设计的正确性，并通过研制一台1KW级DC/DC实验样机进行了实物的实验与验证。通过进一步的研究，本文在Boost型推挽变换器的基础上，后级逆变器采用全桥变换电路，单极性倍频PWM调制，并通过数字信号与模拟信号相结合的控制方式，实现了“倍频”的目的，有效的减小了逆变器的体积，也提高了变换器的总体效率。文章详细介绍了DC/AC逆变器的电路工作原理，设计过程和器件选型，并进行了详细的参数计算。文章最后对DC/AC逆变器部分进行了仿真实验，从而进行了原理性的验证。