电动汽车超级电容器和燃料电池高频直流变换器的设计和分析



电动汽车超级电容器和燃料电池高频直流变换器的设计和分析

研究了高频直流变换器在电动汽车上的应用。电动汽车上有两个直流变换器是必需的。第一个直流变换器作用在燃料电池和直流交流逆变器之间，是单向的。第二个直流变换器作用在超级电容和直流交流逆变器之间，是双向的，因此可以在制动阶段回收能量，并在加速阶段提供额外的动力。每个直流变换器都由2个全桥、LC谐振滤波器和2个平面变压器组成。采用高频直流变换器可以使电动汽车的尺寸减小和质量减轻。

超级电容可以储存比传统电容多20倍的能量，而且充放电比电池快很多。在超级电容器直流变换器的2个全桥中，超级电容器一侧的全桥由4个场效电晶体STW34NB20组成，而负荷一侧的全桥由4个场效电晶体IRFP450LC组成。

采用的燃料电池的直流高频变换器有以下优点：①缩减了输入电流的涟波；②获取了输出转换器的高压；③减少了转换器的损失并限制开关电流使其不超过燃料电池产生的电流。

对采用相移控制策略的2个高频直流变换器进行了测试分析。测试的2个直流变换器的开关频率是20kHz。第一个直流变换器的输入为24V，输出是200V/ 1.2kW。第二个直流变换器的输入是12.5V，输出是100V/400V。

对超级电容器的直流高频直流变换器的建模和测试分析结果显示，在从超级电容器到负荷的功率流中，初级电压和二级电压的形状是相似的正弦曲线。12.5V和150V分别是初级电压和二级电压的顶峰。输出的直流电压为105V。对燃料电池的直流高频直流变换器的建模和测试分析结果显示，初级电压及其均方根值分别为22V和190V。

刊名：International Journal of Hydrogen Energy（英）

刊期：2014年第39期

作者：Amari Mansour et al

编译：路顺杰