燃料电池电源系统滤波器设计开题报告

1、武汉理工大学本科生毕业设计（论文)任务书学生姓名： 李慧洁 专业班级： 自动化0702班 指导教师： 黄亮 工作单位： 自动化学院 设计(论文)题目: 燃料电池电源系统滤波器设计设计（论文）主要内容：了解燃料电池输出特性，以boost和buck电路为原型，分别建立滤波器数学模型。以boost为例：输入6080V，输出48V，功率5kw，电压纹波1%，电流纹波10%；以buck为例：输入3045V，输出48V，功率5kw，电压纹波1%，电流纹波10%。在设计好的基础上，进行仿真分析。要求完成的主要任务:1学习燃料电池电源系统输出特性；2分析滤波器用磁芯材料的特性及区别；3研究磁滞曲线、工作磁密、

2、磁导率、能量损耗和工作频率等参数之间的联系；4讨论漏感、分布电容及温度等对滤波器的影响；5以boost和buck电路为原型，分别建立滤波器数学模型；6在Matlab中进行仿真分析；7撰写毕业设计论文，字数不低于15000；8完成外文文献翻译，字数约为10000左右。必读参考资料：1 林飞、杜欣著电力电子应用技术的MATLAB仿真北京：中国电力出版社，20092 Abraham I.Pressman著，王志强等译开关电源设计 北京：电子工业出版社，20103 王兆安、黄俊著电力电子技术北京：机械工业出版社，20004 陈坚著电力电子学电力电子变换和控制技术北京：高等教育出版社2004 指导教师签

3、名： 系主任签名： 院长签名（章）： 武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）近些年来，燃料电池电源系统运用的越来越广泛，因为与常规发电相比，燃料电池具有以下优点：（1）理论发展效率高，发展潜力大。（2）小型高效，提高供电可靠性。（3）污染物和温室气体排放量较少。（4）低噪声。（5）电池排气中的热量可用多种方法回收。（6）电力质量高。（7）变负荷率高。（8）可用多种燃料。（9）模块化设计。（10）占地面积小。（11）自动化程度高。由于燃料电池具有以上优点，因此现在我们开始研究利用燃料电池进行发电。从燃料电池的静态输出特性中可以看出，随着电流密度的增加，

4、燃料电池输出电压有明显的下降。为了获得所需要的恒定纯净的电压与电流，可采用DC/DC的buck和boost电路。其中滤波器的设计是很关键的，因为滤波器的主要目的在于抑制高频开关产生的电压和电流纹波。在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，

5、其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。 我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波

6、器的研制应用与国际发展有一段距离。20世纪80年代技术改造一个重大课题是实现各种电子系统全面大规模集成（LSI）。使用最多的滤波器成为“拦路虎”，RC有源滤波器不能实现LSI，无源滤波器和机械滤波器更不用说了，于是，人们只能另辟新径。50年代曾有人提出SCF的概念，由于当时集成工艺不过关，并没有引起人们的重视。1972年，美国一个叫Fried的科学家发表了用开关和电容模拟电阻R，说SCF的性能只取决于电容之比，与电容绝对值无关，这样才引起人们的重视。1979年一些发达国家单片SCF已成为商品（属于高度保密技术）。现在SC技术已趋成熟。因此滤波器的设计有很广阔的发展前景，其意义也是不言而喻的。2

7、、基本内容和技术方案基本内容：了解燃料电池电源系统的特性，为获得稳定的电压，建立了以buck和boost电路为基本电路的滤波电路，并建立数学模型进行仿真分析。技术方案：（1）了解燃料电池电源系统的构成和特性；（2）分析了buck电路和boost电路干扰来源；（3）计算buck电路电感和电容值并进行仿真，看是否符合要求；（4）计算boost电路电感和电容值并进行了仿真，看是否符合要求；（5）在计算了电路参数和对电路进行了仿真的基础上，再考虑实际运用中，电感和电容值的选取问题，比如漏感对电感的影响，电感磁芯的选择，分布电容对电容的选择，电压等对电容的影响等。3、进度安排第12周： 毕业实习，撰写毕业实习报告；第34周： 翻译外文资料，初步确定方案，完成开题报告；第5周： 确定最终方案，并进行可行性分析；第68周： 滤波器各元件参数的计算及计算；第9周： 中期检查；第1011周： 综合调试，根据结果完善系统；