[实用新型]一种燃料电池并网逆变器的前级DC/DC变换器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种燃料电池的并网逆变器，特别涉及一种燃料电池并网逆变器中的前级DC/DC变换器。

背景技术：

燃料电池高效、环境友好，是一种绿色能源，可同时解决节能和环保两大世界难题，被誉为是一种继水电、火电、核电之后的第四代发电技术。燃料电池并网发电系统的作用是将燃料电池产生的直流电压通过变换调整得到和电网电压频率相同的交流电，在为本地负载提供交流电能的同时将电能送入电网。

燃料电池并网发电系统按照功率变换级数分为单级发电系统和多级发电系统，单级发电系统的结构存在许多问题，如隔离需工频变压器，系统笨重，效率低，输入电压变化范围大，逆变器设计复杂等；现有的燃料电池并网发电系统都采用多级发电系统，其中最为常见的设计为DC/DC+DC/AC的两级式变换器结构，采用前级隔离，实现燃料电池的并网发电。

其中，DC/DC变换器用于将燃料电池输出的变化范围大的低电压变换后稳定在逆变器技术要求的范围内。由于燃料电池输出特性较软，前级DC/DC变换器需要具有以下功能：根据功率需求控制输入电流(即燃料电池输出电流)变化率及工作稳定值；控制输入电流纹波在允许范围内；高频隔离升压，在较宽的输入电压范围内都能输出要求的电压值。逆变器通过控制其输入端电压稳定来自动确定输出功率大小。逆变器技术是成熟的，主要采用脉宽调制(PWM)技术控制的全桥结构电压源逆变器(VSI)。因此，前级DC/DC变换器拓扑影响系统性能较大，其效率的高低对系统整体效率的影响很大。现有技术所设计的变换器在大电流输入的情况下功率器件的功率损耗较大，从而降低变换器的效率。

实用新型内容：

本实用新型针对上述现有的多级发电系统中变换器存在效率的问题，而提出一种能够最大限度解决在大电流下功率输入功率器件的功率损耗问题的燃料电池并网逆变器的前级DC/DC变换器。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种燃料电池并网逆变器的前级DC/DC变换器，该变换器为单向隔离DC/DC变换器，其包括BOOST变换器、推挽正激变换器以及控制装置，所述BOOST变换器的输入端接燃料电池的输出电流，BOOST变换器的输出端接推挽正激变换器的输入端，BOOST变换器的控制端与控制装置相接；所述推挽正激变换器的输出端接入到逆变器的后级变换器中，其控制端与控制装置相接。

所述BOOST变换器为BOOST升压电路，由BOOST电感、电流感器、控制电路、第一BOOST二极管模块、以及第二BOOST二极管模块组成；所述BOOST电感接在电路输入端的高电位端，并与电流感器串接；所述第一BOOST二极管模块和第二BOOST二极管模块并接后与电流感器串接，并接入推挽正激变换器；所述控制电路的输出端接在电流感器和BOOST二极管模块之间，输入端与控制装置相接。

所述BOOST升压电路中还包括一用于对BOOST升压电路进行电压采样的采样电路，由第一光电耦合器和第二光电耦合器组成；所述第一光电耦合器接在电流感器和BOOST二极管模块之间；所述第二光电耦合器接在BOOST升压电路的输出端。

所述控制电路由第一BOOST开关管和第二BOOST开关管并联组成。

所述BOOST电感为采用高磁导率U型非晶材料制成的电感。

所述推挽正激变换器为工作于最大固定占空比的推挽正激电路，其由PFC推挽控制电路、PFC推挽变压器以及整流电路组成；所述PFC推挽变压器的输入端与BOOST升压电路输出端相接，控制端与PFC推挽控制电路相接，其输出端与整流电路相接；所述PFC推挽控制电路与控制装置相接。

所述PFC推挽控制电路由第一PFC推挽管和第二PFC推挽管串接组成。

所述PFC推挽变压器为采用P型磁芯绕制的推挽变压器。

所述控制装置由控制BOOST升压电路中BOOST开关管的BOOST控制电路和控制推挽正激电路中PFC推挽管的推挽控制电路组成；所述BOOST控制电路由第一PWM控制电路通过第三光电耦合器连接控制第一驱动电路组成；所述推挽控制电路由第二PWM控制电路通过第四光电耦合器和第五光电耦合器分别连接控制第二驱动电路和第三驱动电路组成。

根据上述技术方案得到的本实用新型在有限的成本控制下，最大限度的减小了变换器的功率损耗，大大提高了系统的效率，缩短试验研究成果向规模产业转型的时间。其具有以下优点：

(1)本实用新型在控制上实现了功率电路与上位机控制电路的隔离，有效地保护了上位机控制电路。