质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是一种将氢能直接转化为电能的新型发电装置,具有效率高、无污染、可靠性高的优点。为满足实际应用的需要,开展PEMFC供电系统的研究,具有十分重要的理论及应用价值。因此,本文以PEMFC为研究对象,针对PEMFC输出特性软且不能过载运行等问题,研究一种双输入双输出buck-boost变换器,并设计能够在各模式间平滑切换的能量管理策略,主要内容包括:1.建立PEMFC电特性模型和蓄电池模型。基于PEMFC电化学工作原理,建立其输出特性机理模型,采用遗传算法对模型中相关参数进行寻优。对蓄电池进行充放电实验和混合脉冲功率性能测试,基于相关实验数据建立蓄电池模型。2.针对混合供电系统的特性,研究了一种双输入双输出buck-boost变换器的功率变换单元。研究单输入单输出模式、双输入模式以及双输出模式的工作原理和电压关系,并计算每种模式下的占空比和电感电容值,选取合适的电感电容值。3.为了保证供电系统的安全稳定运行,设计了适用于PEMFC混合供电系统的能量管理策略。在不同工作模式下,设计电压闭环调节器和电流闭环调节器,根据负载功率、燃料电池输出电流和蓄电池容量的变化情况,改变闭环系统的控制方式。仿真结果表明,在单输入单输出模式、双输入模式和双输出模式,均能实现负载电压稳定以及PEMFC输出电流稳定和蓄电池充电电流稳定。4.搭建了PEMFC和蓄电池混合供电系统实验样机。基于实验验证了本文所设计的双输入双输出buck-boost变换器的可行性。实验结果表明本文所设计控制策略可以根据负载实际需求,实现单输入与双输入、单输出与双输出之间平滑切换。