光-氫轉換電力變換器研究

于方艷 蔣偉 王文 莫岳平

隨著能源緊缺和環境污染現狀越來越嚴重，開發潔凈的可再生資源越來越受到重視。相比與傳統的化石能源，氫能量密度大、熱值高，能量轉換過程中無污染，是理想的未來能源載體。隨著以氫氣為能源的質子交換膜燃料電池逐漸應用于靜止發電裝置與車載動力系統，氫能的優勢逐漸顯現[1-2]。氫是宇宙中最豐富的元素，在地球上主要以碳氫化合物和水的形式存在；制氫方式主要有碳氫化合物重整和電解水兩種方式，現今制氫企業主要采用碳氫化合物重整的方式制氫，因此在傳統意義上，氫氣制備被認為是一種高能耗過程。太陽能取之不盡，用之不竭，若能高效利用太陽能分解水來制備氫氣，則可以將光能轉換為清潔的化學能，成為光-氫儲能過程[3]。

本論文提出了基于分布式供電的制氫系統架構，并對其中關鍵的光伏模塊化供電技術做深入的探討，包括雙相降壓變換器的建模，底層數字控制系統設計，以及最大功率追蹤的實現。實驗結果表明，單個電力變換模塊的性能達到了預期的效果。