燃料電池供電系統低頻電流紋波抑制技術研究

《燃料電池供電系統低頻電流紋波抑制技術研究》是依託武漢理工大學，由朱國榮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：燃料電池供電系統低頻電流紋波抑制技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱國榮
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

加快發展燃料電池供電技術有助於緩解能源危機，減少環境污染。研究燃料電池輸出側低頻電流紋波抑制技術可以提高燃料電池工作效率，延長燃料電池使用壽命，將為高效、經濟地利用燃料電池提供重要的理論基礎。本項目針對燃料電池分散式發電和電動汽車等交流供電系統，建立系統數學模型，揭示低頻電流紋波產生機理和傳播途徑。從電力電子拓撲組合角度，提出一族輸入並聯輸出串聯的無電解電容、單級組合式升壓逆變器，提出抑制燃料電池輸出側低頻電流紋波的有源控制方法-波形控制法。在此基礎上，指出逆變器的設計方法，研究各種負載(特別是整流負載和三相不平衡負載)條件下逆變器的穩態和暫態特性。該電路拓撲族和控制策略的突出優點是：單級能量變換、升壓逆變、無電解電容或外圍電路，僅通過最佳化控制策略即可抑制直流側低頻紋波。該項研究為節能環保的燃料電池及新能源發電在國民經濟發展中的推廣套用奠定了堅實的技術基礎，將獲得可觀的經濟效益和社會效益。

結題摘要

研究計畫要點 (1)研究燃料電池交流供電系統輸入和輸出(包括電壓，電流和功率)之間的關係，揭示低頻電流紋波產生機理和傳播途徑。 (2)基於所揭示的低頻電流紋波產生機理，從拓撲學的角度出發，對基本的電路拓撲組合方式進行深入研究，提出無電解電容、單級組合式升壓逆變器。 (3)針對所提出的無電解電容、單級組合式升壓逆變器，提出抑制低頻電流紋波的波形控制方法。 實際完成的研究內容 開展了單相電力變換系統低頻紋波抑制研究 (1)針對燃料電池交流供電系統，研究了二倍紋波縮短燃料電池壽命機理，提出了抑制燃料電池交流供電系統低頻紋波的波形控制方法。 (2)針對波形控制方法抑制低頻電流紋波機理，提出了無電解電容升壓逆變器拓撲和適應大變化輸入輸出範圍的動態控制系統。 (3)針對二倍紋波對LED系統的影響和抑制機理，提出了一種延長LED發光系統壽命的波形控制方法。 (4)針對交流側背景諧波，提出基於通用型波形控制方法的雙向DC/AC系統直流側紋波抑制方法。 實際完成的研究內容與研究計畫對比 本項目按照研究計畫開展了研究工作，在研究過程中，項目組在研究計畫之外，開展了以下工作： (1)針對二倍紋波對LED系統的影響和抑制機理，提出了一種延長LED發光系統壽命的波形控制方法。 (2)針對交流側背景諧波，提出基於通用型波形控制方法的雙向DC/AC系統直流側紋波抑制方法。 預期研究成果量化指標 (1)在國內外重要期刊和國際會議上發表論文3~5 篇，申請專利1~2 項； (2)培養博士生1～2 名，碩士生3～4 名。 實際完成研究成果量化指標 (1)在國際學術期刊、國際會議及國核心心期刊上發表論文9篇，被SCI收錄1篇、EI收錄9篇，授權國家發明專利1項、實用新型專利1項，受理髮明專利4項。 (2)培養博士生1名，培養碩士生5名。