基于Boost拓扑的燃料电池阻抗测量激励源设计

在社会经济快速发展的今天,人类对能源的需求也日益增长。然而,传统化石能源的大量使用引发了严重的环境污染和能源紧缺问题。目前,燃料电池已经在部分领域得到了应用,但低成本、长寿命仍然是燃料电池商业化面临的瓶颈问题。由于燃料电池结构的特殊性,大部分燃料电池的特征参数无法通过直接测量获得。燃料电池的电化学阻抗谱包含了丰富的电池状态信息,可用于燃料电池性能研究、状态评估和故障诊断等应用,因而得到了广泛的关注和研究。电化学阻抗谱技术对燃料电池的故障诊断具有重要意义,但需要对燃料电池施加频率,幅值可控的交变激励。该文分析了多种激励源方案,针对某燃料电池测试台架需求,采用了多相交错并联Boost拓扑进行设计,对主要元件进行了参数计算和选型。利用MATLAB Simulink对DC/DC变换器进行建模仿真,验证了设计的有效性和可行性。制作了一台激励源样机,对样机的测试显示,输出电流波形失真较小,交变电流幅值误差小于2.5%,电流纹波幅值达到设计要求。