[发明专利]燃料电池用宽输入范围交错并联型高效升压直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换技术领域，尤其涉及一种燃料电池用宽输入范围交错并联型高效升压直流变换器，属于燃料电池单向升压直流变换器应用场合。具体讲,涉及燃料电池用宽输入范围交错并联型高效升压直流变换器。

背景技术

随着化石燃料的大量开采和利用，引发了一系列的能源问题和环境问题。解决环境问题的关键是要从根本上解决能源结构问题,研究开发清洁能源技术。而燃料电池正是符合这一环境需求的高效洁净能源。燃料电池等温地按电化学方式直接将化学能转化为电能。它不经过热机过程,因此不受卡诺循环的限制,能量转化效率高,环境友好,几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。与此同时，由于燃料电池具有能够输出大电流，运行较为安全、高效的特点，因此应用燃料电池的发电技术和燃料电池电动汽车的发展得到大力支持。

与普通电池输出特性不同，燃料电池的输出特性较软，随着输出电流的增加，输出端电压会有明显的降落。因此燃料电池的输出端需要通过直流升压变换器，将燃料电池输出端的宽范围变化的低压升压到较高的直流母线电压。为防止因输出电流断续或纹波过大造成燃料电池的使用寿命缩短，所用变换器应输入连续且纹波较小的电流。这就要求直流升压变换器具有宽增益和高增益且输入电流纹波较小的特点。

传统的隔离型升压直流变换器容易实现较高的电压增益，然而由于变压器存在漏感，会产生很大的电压应力，增加了开关损耗和电磁干扰。为了节约成本和减小变换器的体积，提高效率，需要一种宽电压增益的非隔离式升压直流变换器，使其适用于燃料电池的电压变换场合。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种燃料电池用宽输入范围交错并联型高效升压直流变换器，利用电感L₁和L₂为交错并联结构，减小输入电流纹波并提高变换器效率，利用电容C₃和C₄并联输出，提高变换器增益并减小功率器件电压应力，使其更加适用于燃料电池的电压变换场合，详见下文描述：

燃料电池用宽输入范围交错并联型高效升压直流变换器，由电感L₁、L₂，电容C₁、C₂、C₃、C₄，二极管D₁、D₂、D₃、D₄，功率开关Q₁、Q₂构成，电感L₁、功率开关Q₁、电容C₁和C₃以及二极管D₁和D₂组成反极性输出的直流升压变换器A；电感L₂、功率开关Q₂、电容C₂和C₄以及二极管D₃和D₄组成另一个反极性输出的直流升压变换器B；A的输入电压为电容C₂或C₄的电压与燃料电池电压U_in的叠加；B的输入电压为燃料电池电压U_in，两个反极性输出的直流升压变换器的电感L₁和L₂在输入端交错并联，减小输入电流纹波；两个反极性输出的直流升压变换器的电容C₃和C₄在输出端串联，燃料电池正输出端分别连接在两个反极性输出的直流升压变换器的电感L₁、L₂一端，输出电压U_o的正输出端连接B的输出电容C₄的正极，输出电压U_o的负输出端连接A的输出电容C₃的负极，输出电压的极性与输入电压的极性相反。