高頻變壓器在PEMFC變換系統(tǒng)中的設計研究

摘要：介紹PEMFC發(fā)電機的電能變換系統(tǒng)，探討一種應用于該系統(tǒng)的5 kW高頻變壓器，根據(jù)已研制的PEMFC技術指標設計了相應的高頻變壓器參數(shù)，最后對所設計的高頻變壓器給出了仿真和試驗測試。結果證明所設計的高頻變壓器能夠使PEMFC發(fā)出的電特性獨特的幅值相對偏低的直流電壓提升到一個較高的需要值。
關鍵詞：PEMFC；高頻變壓器；電能變換系統(tǒng)；發(fā)電機

0 引言
PEMFC氫能發(fā)電機因其能量轉換率高、潔凈無污染、噪音低、模塊化結構和比功率高等優(yōu)點，在軍用和民用領域都具有十分廣闊的應用前景。
由于PEMFC發(fā)電機發(fā)出的是一種電特性獨特、電壓相對偏低的直流電。其不僅動態(tài)情況下輸出電壓變化劇烈，靜態(tài)情況下的負載電壓與空載電壓之間也存在很大的差異，在PEMFC電能變換系統(tǒng)中通常需要一個高頻變壓器將其輸出電壓提升和穩(wěn)定在一個所需要的電壓，以滿足后級的供電要求。

1 PEMFC發(fā)電機的輸出特性
實驗所得的PEMFC發(fā)電機動態(tài)特性曲線如圖1、圖2所示。

從所測得的動態(tài)電壓波形可以看出，負載發(fā)生變化時，PEMFC發(fā)電機輸出電壓也隨之改變，增大負載時電壓先降低后升高且有波動，減小負載時電壓升高的速度較快。這就要求在PEMFC發(fā)電系統(tǒng)中，需要一個前級DC／DC變換器將其輸出電壓提升和穩(wěn)定在一個所需要的電壓，以滿足后級單相逆變器的供電要求。