燃料电池单相供电系统低频纹波抑制技术研究

摘要

燃料电池作为一种利用新能源的载体，具有能量转化效率高、能量密度大、环境污染少等优点，已成为人类广泛关注和研究的热点。燃料电池应用于单相交流供电系统时，工频交流电会在燃料电池的输出直流端产生两倍工频的纹波。该纹波会降低燃料电池使用效率，影响系统稳定运行，更严重的是两倍工频纹波会缩短燃料电池的使用寿命。
　　本文提出了一种基于Boost差分式逆变器的波形控制方法来抑制两倍工频纹波，该方法通过控制两支输出电容的电压，使交流侧的脉动功率由两支电容提供而平均功率由燃料电池提供。此时，脉动功率被控制在负载和电容之间，两倍工频纹波电流得到抑制不再传递到燃料电池输出侧。同时，本文深入研究该波形控制方法的动态特性，针对输入电压突变和负载突变的工况，通过引入输出电流反馈机制使两支电容电压能够快速跟踪输出电流变化，实现输出调节特性优良、动态响应快且输入侧无两倍工频纹波的单相逆变技术。
　　针对所提出的Boost差分式逆变器及所提纹波抑制方法，详细设计硬件和软件系统，搭建实验样机，并分别给出使用波形控制方法前后的对比实验结果和系统动态响应实验结果，验证了所提方法的正确性及可行性。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文的研究内容

第二章 差分式升压逆变器

2.1两级式燃料电池单相供电系统

2.2 Boost差分式逆变器

2.3 Boost差分式逆变器控制技术

2.4 本章小结

第三章 基于Boost差分式逆变器的波形控制方法

3.1 燃料电池低频纹波传播机理

3.2理论推导Boost差分式逆变器的低频纹波抑制方法

3.3仿真验证Boost差分式逆变器的低频纹波抑制方法

3.4 Boost差分式逆变器的低频纹波抑制方法特性分析

3.5 本章小结

第四章 波形控制方法动态性能研究

4.1差分变换器小信号建模

4.2建立基于低频纹波抑制方法的闭环传递函数

4.3 仿真结果

4.4 本章小结

第五章 实验验证

5.1 硬件设计

5.2 软件设计

5.3 实验结果

5.4本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

附录