燃料电池EPS逆变器研究

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1、上海大学硕上学位论文’摘要燃料电池是一种电化学的发电装置，其发电过程不经过热机过程，不受卡诺循环限制，能量转换效率高，洁净，几乎没有污染，被认为是21世纪最有发展前途的发电技术之一。由于化石燃料是一种不可再生的能源，而且所造成的环境污染日益严重，可再生能源的开发利用越来越受到国际社会的普遍关注。21世纪中期以后氢能源将作为能源的主要载体，采用燃料电池技术将氢与大气中的氧转化为各种用途的电能，将是未来能源使用的主要途径，那时世界也就进入了氢能时代。本文首先对国内外燃料电池技术的现状及其发展趋势做了简要的综述，分析了燃料电池发电技

2、术的优势、技术特点以及其国内外发展状况，指出了本课题研究的目的意义。论文详细论述了燃料电池本体的工作原理及其化学电特性，深入分析了燃料电池单体的电特性，使用simulink仿真工具对燃料电池模型进行了仿真研究，从而对燃料电池的电特性有了全面深入的了解，为设计燃料电池逆变器奠定了基础。深入分析了燃料电池变换器的几种拓扑结构，针对燃料电池EPS系统特点，设计出燃料电池逆变器系统，并对全桥变换器、蓄电池充电控制及系统启动电路进行了分析和计算。研究了燃料电池DC／AC变换所采用的调制算法和闭环控制策略，通过对调制算法进行的傅里叶分析证

3、明，证明了本调制算法的优越性。采用反馈控制闭环控制策略能v．很z好地消除了负载以及母线电压波动对输出电压产生的影响，提高了逆变器的输出性能及系统可靠性。制作了一台5kVA燃料电池发电逆变器，实验结果与仿真研究相吻合，从而验证了本研究方案的正确性和有效性。本研究装置已在无锡市日新电机公司试运行，实践证明其性能良好，稳定可靠。关键词：燃料电池，逆变器，应急系统，独立发电上海大学硕士学位论文ABSTRACTAsallelectrochemistrydevice，FuelCelltechnologiesareawardingoneof

4、mostpromisingpowergenerationtechnologiesin21centuryduetoitshi曲efficiencyanduniqueenvironmentallyfriendlyfeatures．Withtheincreasinglyseriousglobalenergycrisisandenvironmentalpollution,thedevelopmentandutilizationofrenewableenergysourcesbecomemoreandmorewidely．In21cen

5、tury,thehydrogenwillbethemainenergycarrierthatcanbetumedtogetherwithoxygentoomnipotentelectricity．WecalledittheHydrogenEra．Firstly,thedomesticandoverseasresearchstatusofFuelcellanditsusingtechnologiesaresummarizedcompendiously．Thedissertationanalysesthecharacteristi

6、cofFuelCellandtheadvancementofutilizationofFuelCelltechnologies，andillustratedthesignificanceanddestinationoffuelcelltechnologyresearchdefinitely．Secondly,thethesisexplainstheprincipleoffuelcellgenerationanddemonstratesthecharacteroffuelcellmonomeroutputthroughMatla

7、bsoftwareindetails．TheoutcomeofsimulationabouttheFuelCellisveryhelpfulfordesigningtheFuelCellinverter．Thirdly,accordingtothecharactersofEPS(EmergencyPowerSupply)，thedissertationdescribestheneedsofinverterbasedonanalysisofseveraltopologystructures．Then,aFuelCellinver

8、tertopologyisproposedforEPSsystem．Meanwhile，thethesisdeterminatetheparameteroffullbridge，chargingcircuitandstartcircuitseparately．Fourthly