【摘 要】
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随着各国经济的迅猛发展,传统燃油汽车的数量快速增长,消耗了大量的石油资源并且给地球生态带来了巨大的负担。现在迫切需要发展清洁能源技术,以改善环境,应对能源使用方面的挑战。燃料电池汽车以其高密度电流输出、清洁发电、高效运行等优点在实践中得到了广泛的应用。然而燃料电池的输出电压明显低于汽车直流母线电压。为了匹配燃料电池与电动汽车直流母线上的电压差,本文提出了一种新型DC-DC变换器,其具有非隔离结构、
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随着各国经济的迅猛发展,传统燃油汽车的数量快速增长,消耗了大量的石油资源并且给地球生态带来了巨大的负担。现在迫切需要发展清洁能源技术,以改善环境,应对能源使用方面的挑战。燃料电池汽车以其高密度电流输出、清洁发电、高效运行等优点在实践中得到了广泛的应用。然而燃料电池的输出电压明显低于汽车直流母线电压。为了匹配燃料电池与电动汽车直流母线上的电压差,本文提出了一种新型DC-DC变换器,其具有非隔离结构、高电压增益以及低器件应力等优点。首先,分析传统DC-DC变换器存在的问题,并针对这些问题提出了一种高增益非隔离型DC-DC变换器,此变换器除了具有高电压增益、低器件应力的特点外,输入输出之间为共地结构,这样输入端和输出端之间不会产生附加的EMI问题。其次,对本文所提出的DC-DC变换器进行了综合分析与计算,并在电压增益大小、是否共地结构、以及器件应力高低等方面与一些现有的变换器作了横向对比分析。并利用小信号分析法完成了变换器的建模工作。然后,对所提变换器拓扑结构以及控制程序进行了仿真验证,证明了变换器拓扑结构和控制程序的可靠性。由于燃料电池汽车在行驶过程中,尤其是在交通拥堵的市区路段,汽车的需求功率变化频繁,故又对所提变换器进行了实际工况仿真。最后为了对所提变换器的实际性能进行验证,在实验室搭建了一台额定输出功率100W的样机,采用DSP28335作为主控芯片。为了使所提变换器的工作状态接近实际燃料电池汽车,故在实验中加入人为扰动。实验证明变换器能够在存在扰动的情况下稳定输出到预设电压,与理论计算结果相符,表明所提变换器在动态环境下工作性能良好。
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