背负式燃料电池应急发电系统设计

背负式燃料电池应急发电系统设计

针对抢险救灾、处置突发事件、野外勘测等应急供电的需求,本论文提出一种便携式燃料电池应急发电系统,该系统由燃料电池、锂电池、DC/DC变换器、充电管理电路、主控制器组成,主要研究内容如下:首先对燃料电池应急供电系统拓扑结构进行研究设计,提出并联与充电分开控制的拓扑结构,设计了理想二极管电路用于锂电池防反保护,设计四开关升降压变换器用于充电管理。其次在对燃料电池和锂电池的混合能量管理上引入逻辑门限策略与模糊控制算法,使用Matlab/Simulink建立了系统仿真模型并进行了仿真验证。

仿真结果表明能量管理策略可以在负载瞬间加重时抑制燃料电池输出尖峰电流,对燃料电池起到有效的保护,同时提高系统燃料利用率。然后提出燃料电池运行控制策略,对风冷燃料电池运行控制器进行研究设计,最后对系统各单元硬件电路及应用程序进行设计开发,研制了系统样机。

样机额定功率为1000W,重量为12.5kg,携带电量为8kWh,能量密度为

640Wh/kg,达到预期设计目标。