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燃料电池DC/AC变换器主电路及其EMC研究

2020-12-07阅读(734)

燃料电池DC/AC变换器主电路及其EMC研究

论文摘要

本论文主要对应用于燃料电池发电系统的DC/AC变换器的主电路拓扑结构、元件参数设计及EMC(电磁兼容)问题进行了研究。首先,介绍了PEMFC(质子交换膜燃料电池)的工作原理、静态特性、动态特性以及对低频纹波电流的敏感特性;研究了建立燃料电池静态及动态等效电路模型的方法。其次,针对燃料电池的输出电压特性,分析了燃料电池发电系统的拓扑结构。着重对该系统中的DC/AC变换器部分进行了深入讨论,对该变换器的主电路拓扑结构、元件参数和运行参数等进行了理论分析;对DC/AC变换器主电路的电压电流双闭环控制方法,应用MATLAB/Simulink进行了仿真;结合DSP数字控制器的特点,分析了SPWM波的生成原理,在此基础上编写了系统闭环控制程序;设计制作了燃料电池DC/AC变换器的样机,进行了实验研究。最后,分析了DC/AC变换器主电路EMI(电磁干扰)的干扰源、传播途径以及DC/AC变换器的敏感设备;研究了DC/AC变换器主电路的EMC措施。仿真研究表明:设计的燃料电池发电系统具有较好的整体性能,燃料电池输出100Hz纹波电流系数满足要求。双闭环控制DC/AC变换器系统在负载突变和非线性负载下,具有较高的稳态精度和较快的动态响应,是一种性能优异控制方法;样机实验证明:DC/AC变换器输出交流电压为220V,50HZ,THD(总谐波畸变)不大于3%,均满足设计要求。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 本课题研究的目的与意义
  • 1.3 本课题主要研究内容和关键技术
  • 第2章 燃料电池的特性及仿真模型
  • 2.1 燃料电池历史
  • 2.2 燃料电池的工作原理及特点
  • 2.3 燃料电池的分类
  • 2.4 燃料电池的工作特性
  • 2.4.1 燃料电池的静态特性
  • 2.4.2 燃料电池的动态特性
  • 2.5 燃料电池的仿真建模
  • 2.5.1 燃料电池的静态电路模型
  • 2.5.2 燃料电池的动态电路模型
  • 第3章 燃料电池DC/AC变换器主电路研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 DC/DC变换器的稳态等效作用及其滤波
  • 3.2.1 DC/DC变换器稳态等效作用
  • 3.2.2 DC/DC变换器输入滤波
  • 3.2.3 DC/DC变换器输出滤波
  • 3.3 DC/AC变换器主电路元件参数及运行参数
  • 3.3.1 DC/AC变换器的开关器件
  • 3.3.2 DC/AC变换器的调制策略分析
  • 3.3.3 DC/AC变换器输出滤波器
  • 3.4 DC/AC变换器输入滤波
  • 3.5 小结
  • 第4章 DC/AC变换器主电路控制技术研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 单相DC/AC变换器的数学模型
  • 4.2.1 逆变桥模型
  • 4.2.2 变换器数学模型
  • 4.3 DC/AC变换器控制技术分析
  • 4.4 DC/AC变换器双闭环控制及仿真研究
  • 4.4.1 控制策略分析
  • 4.4.2 参数整定及多次相交分析
  • 4.4.3 仿真研究
  • 4.4.4 结论
  • 第5章 燃料电池DC/AC变换器系统设计
  • 5.1 引言
  • 5.2 驱动电路设计
  • 5.2.1 驱动电路要求
  • 5.2.2 IGBT驱动模块M57962AL
  • 5.2.3 外围电路配置
  • 5.3 控制模块电路设计
  • 5.3.1 TMS320LF2407A芯片
  • 5.3.2 控制系统结构框图
  • 5.4 基于DSP的控制软件设计
  • 5.4.1 利用DSP的EV单元实现PWM
  • 5.4.2 系统主程序流程图
  • 5.4.3 软件的抗干扰设计
  • 5.5 基于Visual Basic 2005的上位机监控程序设计
  • 5.5.1 VB2005串口通讯
  • 5.5.2 界面功能模块
  • 5.6 仿真及实验结果
  • 5.6.1 电压瞬时值外环闭环实验
  • 5.6.2 燃料电池系统仿真分析
  • 第6章 燃料电池DC/AC变换器主电路 EMC研究
  • 6.1 概述
  • 6.2 DC/AC变换器的干扰源和传播途径
  • 6.2.1 功能性干扰源和传播途径
  • 6.2.2 器件性干扰源和传播途径
  • 6.3 DC/AC变换器的敏感设备
  • 6.4 DC/AC变换器主电路的EMC措施
  • 6.4.1 干扰源抑制措施
  • 6.4.2 干扰的传导传播抑制措施
  • 6.4.3 干扰的辐射传播抑制措施
  • 第7章 结论与展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 今后进一步工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果

    • 相关论文文献

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