燃料电池供电系统低频电流纹波抑制技术研究

加快发展燃料电池供电技术有助于缓解能源危机，减少环境污染。研究燃料电池输出侧低频电流纹波抑制技术可以提高燃料电池工作效率，延长燃料电池使用寿命，将为高效、经济地利用燃料电池提供重要的理论基础。本项目针对燃料电池分布式发电和电动汽车等交流供电系统，建立系统数学模型，揭示低频电流纹波产生机理和传播途径。从电力电子拓扑组合角度，提出一族输入并联输出串联的无电解电容、单级组合式升压逆变器，提出抑制燃料电池输出侧低频电流纹波的有源控制方法-波形控制法。在此基础上，指出逆变器的设计方法，研究各种负载(特别是整流负载和三相不平衡负载)条件下逆变器的稳态和暂态特性。该电路拓扑族和控制策略的突出优点是：单级能量变换、升压逆变、无电解电容或外围电路，仅通过优化控制策略即可抑制直流侧低频纹波。该项研究为节能环保的燃料电池及新能源发电在国民经济发展中的推广应用奠定了坚实的技术基础，将获得可观的经济效益和社会效益。

研究计划要点.(1)研究燃料电池交流供电系统输入和输出(包括电压，电流和功率)之间的关系，揭示低频电流纹波产生机理和传播途径。.(2)基于所揭示的低频电流纹波产生机理，从拓扑学的角度出发，对基本的电路拓扑组合方式进行深入研究，提出无电解电容、单级组合式升压逆变器。.(3)针对所提出的无电解电容、单级组合式升压逆变器，提出抑制低频电流纹波的波形控制方法。.实际完成的研究内容.开展了单相电力变换系统低频纹波抑制研究.(1)针对燃料电池交流供电系统，研究了二倍纹波缩短燃料电池寿命机理，提出了抑制燃料电池交流供电系统低频纹波的波形控制方法。.(2)针对波形控制方法抑制低频电流纹波机理，提出了无电解电容升压逆变器拓扑和适应大变化输入输出范围的动态控制系统。.(3)针对二倍纹波对LED系统的影响和抑制机理，提出了一种延长LED发光系统寿命的波形控制方法。.(4)针对交流侧背景谐波，提出基于通用型波形控制方法的双向DC/AC系统直流侧纹波抑制方法。.实际完成的研究内容与研究计划对比.本项目按照研究计划开展了研究工作，在研究过程中，项目组在研究计划之外，开展了以下工作：.(1)针对二倍纹波对LED系统的影响和抑制机理，提出了一种延长LED发光系统寿命的波形控制方法。.(2)针对交流侧背景谐波，提出基于通用型波形控制方法的双向DC/AC系统直流侧纹波抑制方法。..预期研究成果量化指标.(1)在国内外重要期刊和国际会议上发表论文3~5 篇，申请专利1~2 项； .(2)培养博士生1～2 名，硕士生3～4 名。 .实际完成研究成果量化指标.(1)在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文9篇，被SCI收录1篇、EI收录9篇，授权国家发明专利1项、实用新型专利1项，受理发明专利4项。.(2)培养博士生1名，培养硕士生5名。