【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池发电，具体涉及一种质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器及方法。
技术介绍
1、甲醇重整燃料电池能够解决分布式新能源发电的不确定性、间歇性以及波动性等问题，但是甲醇重整燃料电池直接发出的电能功率输出特性软，电压低且电压变换范围宽，不能远距离传输，需要经过直流变换器进行电能转变为功率可控，升压且稳定才能与其他设备互连，同时甲醇重整燃料电池的质子交换膜对于输出电流纹波较为敏感，电流纹波大将缩减电池寿命，用电设备与甲醇重整燃料电池间需增加直流变换器加以抑制。因此，计及甲醇重整燃料电池发电特性直流变换器研究具有十分重要的意义。
2、目前，考虑增强燃料电池效率、抑制电流纹波的甲醇重整燃料电池发电用的直流变换器方案主要按照是否具备电气隔离能力分可分成非隔离型与隔离型。用于甲醇重整燃料电池发电的升压非隔离型直流变换器主要的结构有boost、cuk等拓扑结构，此类结构具有控制简单、体积小与效率较高等优势，但是非隔离型结构不含高频变压器，升压能力有限，且输出跟输入没有电气隔离，考虑到甲醇重整燃料电池发电安全等因素，这种类型变换器在大功率燃料电池发电场合并不适用。
3、隔离型变换器主要的拓扑结构有移相全桥、llc、dab等，通过加入高频变压器具有易实现高降压、电气隔离、可靠性较高等优势，应用前景广泛。隔离变压器的引入会致使很多不必要的电路寄生参数产生，会使开关器件出现电流、电压尖峰而严重破坏电路安全。其直接应用于甲醇重整燃料电池发电场景最为关键的为电流纹波较大，影响燃料电池使用寿命。为解决电流纹波问
4、综上所述，用于甲醇重整燃料电池发电用的非隔离型直流变换器不具备电气隔离，升压能力不足，已无法满足现在高电压、大功率等场景需求；隔离型直流变换器电流纹波大，影响甲醇重整燃料电池的使用寿命，甲醇重整燃料电池的适配性差；因此甲醇重整燃料电池发电用直流变换器新方案亟待研究。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，其将dab与boost变换器两者的优点融合到一起，可以兼顾电气隔离、高升压比、降低电流纹波等特性，适用于不同电压等级的甲醇重整燃料电池发电场景。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，包括前级dab电路和输入与前级dab电路的输出直接连接的后级boost电路；
3、所述前级dab电路包括输入滤波电容c1、输出滤波电容c2、高频变压器t、变压器等效漏感l、一次桥臂h1和二次桥臂h2，所述甲醇重整燃料电池与输入滤波电容c1并联，所述一次桥臂h1的正极输入端与甲醇重整燃料电池的正极连接，所述一次桥臂h1的负极输入端与甲醇重整燃料电池的负极连接，所述变压器等效漏感l的一端与一次桥臂h1的正极输出端连接，所述变压器等效漏感l的另一端与高频变压器t的一次侧一端连接，所述高频变压器t的一次侧另一端与一次桥臂h1的负极输出端连接；所述二次桥臂h2的正极输出端与高频变压器t的二次侧一端连接，所述二次桥臂h2的负极输出端与高频变压器t的二次侧另一端连接，所述二次桥臂h2的正极输入端与输出滤波电容c2的一端连接，且与所述后级boost电路的正极输入端连接；所述二次桥臂h2的负极输入端与输出滤波电容c2的另一端连接，且与所述后级boost电路的负极输入端连接；
4、所述后级boost电路包括电感l1、电容c3、开关管s9和开关管s10，所述电感l1的一端为所述后级boost电路的正极输入端，所述电感l1的另一端与开关管s9的栅极和开关管s10的栅极连接，所述开关管s9的源极与电容c3的一端连接且为所述后级boost电路的负极输出端，所述开关管s10的源极与电容c3的另一端连接且为所述后级boost电路的正极输出端。
5、上述的质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，所述一次桥臂h1包括四个功率mosfet，分别为s1、s2、s3、s4，所述s1的栅极与s3的栅极连接且为所述一次桥臂h1的正极输入端，所述s2的源极与s4的源极连接且为所述一次桥臂h1的负极输入端，所述s1的源极与s2的栅极连接且为所述一次桥臂h1的正极输出端，所述s3的源极与s4的栅极连接且为所述一次桥臂h1的负极输出端。
6、上述的质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，所述二次桥臂h2包括四个功率mosfet，分别为s5、s6、s7、s8，所述s5的栅极与s7的栅极连接且为所述二次桥臂h2的正极输入端，所述s6的源极与s8的源极连接且为所述二次桥臂h2的负极输入端，所述s5的源极与s6的栅极连接且为所述二次桥臂h2的正极输出端，所述s7的源极与s8的栅极连接且为所述二次桥臂h2的负极输出端。
7、上述的质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，所述开关管s9和开关管s10均采用功率mosfet。
8、本专利技术还公开了一种采用上述质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器进行质子交换膜甲醇重整燃料电池发电直流变换的方法，其能够将甲醇重整燃料电池发电软电特性变换为高压、恒压输出，满足甲醇重整燃料电池发电宽电压输出特性以及负载侧恒压需求，包括以下步骤：
9、步骤s1、对所述前级dab电路采用双重移相控制，其中，不仅一次桥臂h1和二次桥臂h2间存在移相比，而且在一次桥臂h1和二次桥臂h2内均增加了桥内移相比；对所述后级boost电路中的开关管s10采用同步整流；
10、步骤s2、所述s2、s3开通，此时变压器等效漏感l的电流小于0，高频变压器t的一次侧电流通过s2、s3形成回路，高频变压器t的二次侧电流从与s6并联的二极管d6、与s7并联的二极管d7流过；所述s1、s4开通，s2断开，由于此时s3仍然导通，高频变压器t的一次侧电流将流过与s1并联的d1、s3，使得一次桥臂h1的输出电压是0，与s6并联的二极管d6、与s7并联的二极管d7有电流流过，变压器等效漏感l两端电压是nvo，t时刻流过变压器等效漏感l的电流il(t)的表达式为其中，il(t0)为t0时刻流过变压器等效漏感l的电流；
11、步骤s3、所述s3断开，s4闭合，此时变压器等效漏感l的电流依旧小于0，高频变压器t的一次侧电流通过s2、s3形成回路，电流流经二极管与s1并联的d1、与s4并联的d4，高频变压器t的二次侧电流通路保持不变；此时高频变压器t的一次侧输出电压是vi，高频变压器t的二次侧输出电压保持不变，变压器等效漏感l两端电压是vi+nvo，t时刻流过变压器等效漏感l的电流il(t)的表达式为其中，il(t1)为t1时刻流过变压器等效漏感l的电流；
12、步骤s4、高频变压器t的一次侧电流经过s1、s4产生通路，变压器等效漏感l的电流由负变正，高频变压器t的二次侧电流流过s6、s7形成通路，变压器等效漏本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，其特征在于：包括前级DAB电路和输入与前级DAB电路的输出直接连接的后级Boost电路；
2.按照权利要求1所述的质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，其特征在于：所述一次桥臂H1包括四个功率Mosfet，分别为S1、S2、S3、S4，所述S1的栅极与S3的栅极连接且为所述一次桥臂H1的正极输入端，所述S2的源极与S4的源极连接且为所述一次桥臂H1的负极输入端，所述S1的源极与S2的栅极连接且为所述一次桥臂H1的正极输出端，所述S3的源极与S4的栅极连接且为所述一次桥臂H1的负极输出端。
3.按照权利要求2所述的质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，其特征在于：所述二次桥臂H2包括四个功率Mosfet，分别为S5、S6、S7、S8，所述S5的栅极与S7的栅极连接且为所述二次桥臂H2的正极输入端，所述S6的源极与S8的源极连接且为所述二次桥臂H2的负极输入端，所述S5的源极与S6的栅极连接且为所述二次桥臂H2的正极输出端，所述S7的源极与S8的栅极连接且为所述二次桥臂H2的负极输出端。
<...【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，其特征在于：包括前级dab电路和输入与前级dab电路的输出直接连接的后级boost电路；
2.按照权利要求1所述的质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，其特征在于：所述一次桥臂h1包括四个功率mosfet，分别为s1、s2、s3、s4，所述s1的栅极与s3的栅极连接且为所述一次桥臂h1的正极输入端，所述s2的源极与s4的源极连接且为所述一次桥臂h1的负极输入端，所述s1的源极与s2的栅极连接且为所述一次桥臂h1的正极输出端，所述s3的源极与s4的栅极连接且为所述一次桥臂h1的负极输出端。
3.按照权利要求2所述的质子交换膜甲醇重整燃料电池发电用直流变换器，其特征在于：所述二次桥臂h2包括四个功率mosfet，分别为s5、s6、s...
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