燃料电池用新型高升压比DC/DC变换器

张 珂，全书海，黄 亮，曹 旭

(武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070)

随着电源技术的快速发展，越来越多高效环保的新型能源(如燃料电池、超级电容、光伏等)逐渐趋向产业化，同时对DC/DC变换器的性能要求也越来越苛刻。特别在燃料电池发电系统中，要求DC/DC变换器必须具有功率大、效率高、安全可靠和体积小等特点，因此研究大功率高效率的DC/DC变换器十分重要[1]。

在轻载时，燃料电池电压较高，需通过DC/DC实现降压输出;重载时，燃料电池电压较低，需用DC/DC实现升压输出。在多级升压boost电路[2－6]的基础上，笔者提出的新型 boost－ buck 电路能有效实现燃料电池在各个状态都稳压输出。相比于传统的升降压电路，该变换器能实现低占空比升压，可有效地降低开关管的导通功耗，从而提高了效率。

1 新型DC/DC变换器主电路设计

笔者提出了一种新型的高升压比 boostbuck变换器，其拓扑结构如图1所示。主电路由一个改进的boost电路和buck电路组成。改进的boost电路相比于传统的boost电路只增加了一个电容和两个二极管就实现了两倍于后者的升压比，并且开关管、二极管承受的电压较小，有效地降低了成本。

该电路可在升压模式和降压模式下工作，对各个工作模式的分析如下:

图1 boost－buck拓扑结构

(1)升压模式。升压模式状态分析图如图2所示。当变换器在升压模式工作时，开关管T2一直处于直通状态，通过控制T2的PWM占空比来控制输出电压。当T1导通时，如图2(a)所示，电流直接流经L1回到输入的负极，L1储能;二极管D2反向截止;电容C2的能量经二极管D3流向电容C3。……