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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(shè)計和分析

研究了高頻直流變換器在電動汽車上的應(yīng)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(zhì)量減輕。

超級電容可以儲存比傳統(tǒng)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(cè)的全橋由4個場效電晶體STW34NB20組成，而負(fù)荷一側(cè)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(yōu)點：①縮減了輸入電流的漣波；②獲取了輸出轉(zhuǎn)換器的高壓；③減少了轉(zhuǎn)換器的損失并限制開關(guān)電流使其不超過燃料電池產(chǎn)生的電流。

對采用相移控制策略的2個高頻直流變換器進(jìn)行了測試分析。測試的2個直流變換器的開關(guān)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(jié)果顯示，在從超級電容器到負(fù)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(jié)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