高頻變壓器在PEMFC變換系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)研究

摘要：介紹PEMFC發(fā)電機(jī)的電能變換系統(tǒng)，探討一種應(yīng)用于該系統(tǒng)的5 kW高頻變壓器，根據(jù)已研制的PEMFC技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的高頻變壓器參數(shù)，最后對(duì)所設(shè)計(jì)的高頻變壓器給出了仿真和試驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果證明所設(shè)計(jì)的高頻變壓器能夠使PEMFC發(fā)出的電特性獨(dú)特的幅值相對(duì)偏低的直流電壓提升到一個(gè)較高的需要值。
關(guān)鍵詞：PEMFC；高頻變壓器；電能變換系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)

0 引言
PEMFC氫能發(fā)電機(jī)因其能量轉(zhuǎn)換率高、潔凈無(wú)污染、噪音低、模塊化結(jié)構(gòu)和比功率高等優(yōu)點(diǎn)，在軍用和民用領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
由于PEMFC發(fā)電機(jī)發(fā)出的是一種電特性獨(dú)特、電壓相對(duì)偏低的直流電。其不僅動(dòng)態(tài)情況下輸出電壓變化劇烈，靜態(tài)情況下的負(fù)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(gè)高頻變壓器將其輸出電壓提升和穩(wěn)定在一個(gè)所需要的電壓，以滿足后級(jí)的供電要求。

1 PEMFC發(fā)電機(jī)的輸出特性
實(shí)驗(yàn)所得的PEMFC發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性曲線如圖1、圖2所示。

從所測(cè)得的動(dòng)態(tài)電壓波形可以看出，負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，PEMFC發(fā)電機(jī)輸出電壓也隨之改變，增大負(fù)載時(shí)電壓先降低后升高且有波動(dòng)，減小負(fù)載時(shí)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(gè)前級(jí)DC／DC變換器將其輸出電壓提升和穩(wěn)定在一個(gè)所需要的電壓，以滿足后級(jí)單相逆變器的供電要求。