抑制燃料电池单相逆变系统低频纹波的波形控制方法

发布时间：2018-10-11 11:06

【摘要】：燃料电池单相交流供电系统中,负载所需两倍于输出电压频率的脉动功率将通过直流侧辐射到燃料电池,从而导致燃料电池输出能量的波动,降低燃料电池系统的能量转化效率,威胁其安全运行,严重影响燃料电池的寿命和稳定性。针对燃料电池分布式发电和电动汽车等单相交流供电系统,采用差分式逆变结构,提出抑制燃料电池输出侧低频电流纹波的有源控制方法——波形控制方法。该方法通过分别控制两支差分电容电压的方式为交流侧提供负载所需要的脉动功率,而平均功率则由直流侧电源提供,有效抑制了燃料电池输出的低频电流纹波。该方法在不增加硬件成本的条件下,保证输出电压质量的同时有效抑制燃料电池输出低频电流纹波。对波形控制方法进行详细的理论分析,并且选取合适的设计参数,从稳态和大范围负载输出动态两方面进行仿真和实验,结果验证了所提出方法的可行性和有效性。该方法可以推广到级联变换器间的解耦研究与应用。
[Abstract]:In a fuel cell single-phase AC power supply system, the pulsating power required by the load twice the output voltage frequency will radiate through the DC side to the fuel cell, resulting in the fluctuation of the fuel cell output energy. Reducing the energy conversion efficiency of the fuel cell system, threatening its safe operation, seriously affecting the life and stability of the fuel cell. For single-phase AC power supply systems such as fuel cell distributed generation and electric vehicle, a new active control method-waveform control method, which is used to suppress low-frequency current ripple at the output side of fuel cell, is proposed by using differential inverter structure. By controlling two differential capacitor voltages separately, this method provides the pulse power required for the AC side load, while the average power is provided by the DC side power supply, which effectively restrains the low frequency current ripple of the fuel cell output. Under the condition that the hardware cost is not increased, the output voltage quality is guaranteed and the low frequency current ripple of fuel cell output is effectively suppressed. The waveform control method is analyzed in detail, and appropriate design parameters are selected. The simulation and experiments are carried out from two aspects: steady state and large range load output dynamics. The results show that the proposed method is feasible and effective. This method can be extended to the study and application of decoupling between cascaded converters.
【作者单位】： 武汉理工大学自动化学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51107092) 中国博士后科学基金项目(2012M511693)~~
【分类号】：TM46;TM911.4

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 金科;阮新波;杨孟雄;徐敏;;复合式燃料电池供电系统[J];电工技术学报;2008年03期

2 沈国桥;徐德鸿;朱选才;奚淡基;;燃料电池发电系统结构与逆变控制研究[J];电力电子;2006年05期

3 翁史烈,翁一武,苏明;熔融碳酸盐燃料电池动态特性的研究[J];中国电机工程学报;2003年07期

4 王建华;卢旭倩;张方华;龚春英;;两级式单相逆变器输入电流低频纹波分析及抑制[J];中国电机工程学报;2012年06期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 李奇;陈维荣;刘述奎;宋文胜;杨顺风;;燃料电池混合动力车辆多能源管理策略[J];电工技术学报;2011年S1期

2 陆治国;刘捷丰;林贤贞;;一种改进型两相交错并联Boost变换器[J];电机与控制学报;2010年07期

3 黄柳章;陈妙兰;;电动自行车铅酸蓄电池的维护[J];电源技术应用;2009年04期

4 朱选才;徐德鸿;沈国桥;;5 kW燃料电池发电系统中能量管理环节的控制设计[J];电力电子;2008年02期

5 陆治国;刘捷丰;郑路遥;秦煜森;;新型双输入Boost变换器[J];电力自动化设备;2010年09期

6 方如举;张元敏;;燃料电池并联供电系统的建模和控制[J];电力自动化设备;2011年01期

7 陈启梅,翁一武,顾伟,翁史烈;基于加权残值法的高温燃料电池温度分布特性的数值分析[J];动力工程;2005年04期

8 田玉冬;;熔融碳酸盐燃料电池的电气特性研究[J];动力工程;2009年02期

9 张颖颖,曹广益,朱新坚;燃料电池——有前途的分布式发电技术[J];电网技术;2005年02期

10 丁明;严流进;茆美琴;杨为;;分布式发电中燃料电池的建模与控制[J];电网技术;2009年09期

相关会议论文 前1条

1 米志红;;BOOST变换器在燃料电池中的应用[A];第四届广东海事高级论坛论文集[C];2012年

相关博士学位论文 前7条

1 钱军;考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究[D];湖南大学;2010年

2 李杨;高温燃料电池—燃气轮机混合动力系统变工况性能分析与实验研究[D];上海交通大学;2011年

3 陈启梅;MCFC-GT混合动力系统非线性特征及其协调控制研究[D];上海交通大学;2007年

4 郝洪亮;熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合装置系统仿真与半物理实验研究[D];上海交通大学;2007年

5 李武华;三绕组耦合电感实现高增益、高效率交错并联软开关Boost变流器[D];浙江大学;2008年

6 汪东;开关电容型交错并联变流拓扑与逆变并联控制技术研究[D];浙江大学;2009年

7 刘爱虢;燃料电池/燃气轮机混合动力系统数值模拟与催化燃烧实验研究[D];上海交通大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 卢旭倩;带逆变器负载的直直变换器的设计[D];南京航空航天大学;2010年

2 姚振鹏;生物质气燃料电池—燃气轮机混合动力系统特性分析[D];上海交通大学;2012年

3 李刚;热力系统逆动力学模糊规则模型及其应用[D];重庆大学;2005年

4 汪潮洋;锅炉汽温对象逆动力学模型及其应用[D];重庆大学;2006年

5 解磊;基于高温燃料电池的冷热电联供系统仿真研究[D];上海交通大学;2008年

6 严流进;分布式发电中燃料电池的研究[D];合肥工业大学;2009年

7 孙娇俊;燃料电池发电系统前级DC/DC变换器的研究[D];南京航空航天大学;2009年

8 戴立明;生物质气高温燃料电池系统特性研究[D];上海交通大学;2010年

9 李花;离子交换—电还原法制备质子交换膜燃料电池催化电极的研究[D];重庆大学;2010年

10 刘志勇;微电网建模仿真研究及平台开发[D];湖南大学;2010年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 王建华;张方华;龚春英;刘磊;;滞环电流控制逆变器建模及分析[J];电工技术学报;2010年06期

2 刘耘,朱新坚,曹广益;顺流型、对流型熔融碳酸盐燃料电池电堆温度分布模型求解与比较[J];上海交通大学学报;2000年12期

3 杨华,肖云汉,蔡睿贤,俞颐秦;熔融碳酸盐燃料电池单体传热传质数值模拟[J];中国电机工程学报;2001年07期

4 陈志英,阮新波;零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器[J];中国电机工程学报;2004年05期

5 金科;杨孟雄;阮新波;;三电平双向变换器[J];中国电机工程学报;2006年18期

6 马海啸;龚春英;严仰光;;电流滞环控制半桥双降压式逆变器输出滤波器设计[J];中国电机工程学报;2007年13期

7 王赞;肖岚;严仰光;;基于燃料电池的推挽正激变换器的控制研究[J];中国电机工程学报;2007年33期

8 吴涛;阮新波;;分布式供电系统中负载变换器的输入阻抗分析[J];中国电机工程学报;2008年12期

9 王勤;姚志垒;黄勇;肖岚;阮新波;;推挽正激三电平直流变换器及其控制策略[J];中国电机工程学报;2009年30期

相关硕士学位论文 前1条

1 吴屏;燃料电池发电系统前端DC/DC变换器设计[D];浙江大学;2007年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙彦平;冯卫;;燃料电池的进展[J];山西化工;1990年02期

2 张传福,黎昌俊,曾德文;燃料电池及其结构材料[J];有色金属(冶炼部分);1998年03期

3 ;新书介绍[J];电源技术;2011年05期

4 杨祖望;马淳安;;氢—氯燃料电池及其电催化剂研究[J];浙江化工;1985年02期

5 王婷;;质子膜燃料电池氢分离技术[J];江西化工;2011年02期

6 ;炭素专利[J];炭素技术;2005年05期

7 狩集浩志;蓬田宏树;林咏;;第二代燃料电池将于2008年投入实用[J];电子设计应用;2006年03期

8 杜梅芳;一种新型电池的开发和研究[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;1998年05期

9 杨维驿;;烧碱技术国外考查团报告(北美)—Ⅰ[J];氯碱工业;1990年03期

10 李彬;制氢技术有新突破[J];中小企业科技;2005年11期

相关会议论文 前10条

1 李x┤，

本文编号：2263965