50kW質子交換膜燃料電池的高壓DC-DC轉換器

文中提出專用于高效率和高電壓轉換比的DC-DC轉換器（開關電源芯片，文中圖2），非常適合用于燃料電池上。

在高電壓轉換比下，所提出的轉換器（在此稱為鏡像升壓轉換器）具有更好的有效/續流時間比，與傳統結構相比，降低了由高轉換率引起的效率損失。該轉換器還使用8個交錯耦合電感器，可降低電流和電壓紋波，并可使用較小的無源元件。將所有相與電池間變壓器（ICT）耦合，與單獨的電感相比，還可以提高磁性元件的功率密度、體積和損耗。與傳統雙升壓轉換器的比較是使用相同的材料來實現的。所提出的轉換器在電壓轉換比率為10左右時當處于17kW和42kW時達到96.5%的峰值效率。鏡像升壓轉換器在相同的燃料電池功率下具有大約一半的雙升壓轉換器的損耗，并且將69%在最大測量電流相位下功率更大。

該八相交錯耦合電感DC-DC轉換器，在高電壓轉換比下，具有串聯和并聯拓撲結構的特點，并且與傳統結構相比，有源/續流時間的比率更好，可以降低由高轉換率引起的損失。因此，它非常適合將低直流電壓源轉換為高直流電壓。用獨立的電池間變壓器（ICT）替代單獨的電感器來耦合所有的轉換器相位和交錯操作使得使用更小的無源組件成為可能。

所提出的轉換器的交錯技術和并行方面有可能會導致與燃料電池兼容的源電流波動。轉換器在17kW時達到96.5%的峰值效率，在42kW時達到95.3%，電壓轉換比率為10左右。使用相同的材料進行實驗，結果表明，所提出的轉換器的損耗減少了兩倍。事實上，它的最大效率增益約為+2%，功率增益為+69%。

文中 Fig.2 Power electronics converter connecting the electrochemical component to the grid(a)with a low frequency(LF)transformer,(b)transformless solution.