電動汽車超級電容器和燃料電池高頻直流變換器的設計和分析

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電動汽車超級電容器和燃料電池高頻直流變換器的設計和分析

研究了高頻直流變換器在電動汽車上的應用。電動汽車上有兩個直流變換器是必需的。第一個直流變換器作用在燃料電池和直流交流逆變器之間，是單向的。第二個直流變換器作用在超級電容和直流交流逆變器之間，是雙向的，因此可以在制動階段回收能量，并在加速階段提供額外的動力。每個直流變換器都由2個全橋、LC諧振濾波器和2個平面變壓器組成。采用高頻直流變換器可以使電動汽車的尺寸減小和質量減輕。

超級電容可以儲存比傳統電容多20倍的能量，而且充放電比電池快很多。在超級電容器直流變換器的2個全橋中，超級電容器一側的全橋由4個場效電晶體STW34NB20組成，而負荷一側的全橋由4個場效電晶體IRFP450LC組成。

采用的燃料電池的直流高頻變換器有以下優點：①縮減了輸入電流的漣波；②獲取了輸出轉換器的高壓；③減少了轉換器的損失并限制開關電流使其不超過燃料電池產生的電流。

對采用相移控制策略的2個高頻直流變換器進行了測試分析。測試的2個直流變換器的開關頻率是20kHz。第一個直流變換器的輸入為24V，輸出是200V/ 1.2kW。第二個直流變換器的輸入是12.5V，輸出是100V/400V。

對超級電容器的直流高頻直流變換器的建模和測試分析結果顯示，在從超級電容器到負荷的功率流中，初級電壓和二級電壓的形狀是相似的正弦曲線。12.5V和150V分別是初級電壓和二級電壓的頂峰。輸出的直流電壓為105V。對燃料電池的直流高頻直流變換器的建模和測試分析結果顯示，初級電壓及其均方根值分別為22V和190V。

刊名：International Journal of Hydrogen Energy（英）

刊期：2014年第39期

作者：Amari Mansour et al

編譯：路順杰