1. 研究目的与意义（文献综述）

进入21世纪以来，全球能源与环境异常严峻，我国经济快速增长与资源环境的矛盾日益尖锐，原有的“四高一低”粗放式经济增长方式未得到根本改变，根据中央经济工作会议部署，转变经济发展方式、调整经济结构、创新经济发展模式、加快新能源、新材料等战略性新兴产业的发展成为经济工作的重大任务和主攻方向。寻找清洁可再生能源与合理利用成为了重要议题。燃料电池是最关键和有效的可再生替代能源之一，其应用有混合动力汽车，不中断电源，备份通讯设施，以及便携电子设备等。燃料电池具有以下特点：能量转化效率高；它直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制。燃料电池系统的燃料—电能转换效率在45%～60%，而火力发电和核电的效率大约在30%～40%。安装地点灵活；燃料电池电站占地面积小，建设周期短，电站功率可根据需要由电池堆组装，十分方便。燃料电池无论作为集中电站还是分布式电站，或是作为小区、工厂、大型建筑的独立电站都非常合适。负荷响应快，运行质量高；燃料电池在数秒钟内就可以从最低功率变换到额定功率。发达国家都将大型燃料电池的开发作为重点研究项目，企业界也纷纷斥以巨资，从事燃料电池技术的研究与开发，已取得了许多重要成果，使得燃料电池即将取代传统发电机及内燃机而广泛应用于发电及汽车上。值得注意的是这种重要的新型发电方式可以大大降低空气污染及解决电力供应、电网调峰问题，2MW、4.5MW、11MW成套燃料电池发电设备已进入商业化生产，各等级的燃料电池发电厂相继在一些发达国家建成。。燃料电池的高效率、无污染、建设周期短、易维护以及低成本的潜能将引爆21世纪新能源与环保的绿色革命。如今，在北美、日本和欧洲，燃料电池发电正以急起直追的势头快步进入工业化规模应用的阶段，将成为21世纪继火电、水电、核电后的第四代发电方式。燃料电池技术在国外的迅猛发展必须引起我们的足够重视，它已是能源、电力行业不得不正视的课题。

通常来讲，燃料电池组的输出电压V_FC的范围为24—40V，据输出要求而定。为从燃料电池中获取获取通用交流电（220V，50/60HZ），需要一个直流高压母线（380-400V）作为DC-AC逆变器的输入。因此，需要一个高升压DC-DC变换器用以将燃料电池组的低电压提升至直流母线的高电压。随着新能源电力的发展，对电源的功率需求吔日益增大，各种微电网系统，电动汽车充电桩等动辄几十kw的功率，单个功率管已难以承受，于是开始了对路变换器并联的结构。但是带来的问题是磁性元件数量的增加，导致功率密度不降反升。为了减少磁性元件的体积，提高电源的功率密度，除了提高开关频率来实现磁性元件的小型化意外，还可以通过集成的方式将多个磁性元件通过合理的磁路设计使其在结构上依附于同一个磁芯，以实现磁性元件数量少，体积小，重量轻，功率密度高，以及降低成本。20世纪70年代末，Cuk在Cuk变换器中首次成功应用了磁集成技术，实现变换器中所有磁件的集成。不仅能完成分立磁件的功能，降低变换器的体积重量，通过一定的磁路设计还能降低输入输出电流纹波。至80年代，Gordon Bloom全面分析了磁集成技术在正激变换器中的应用及其理论研究方法，提出了完整的磁耦合原理，电流纹波降低机制以及磁件设计方法。进入21世纪，美国与工业界联系最紧密的科研机构CPES中科研人员对电力电子业做出了巨大的贡献。2001年，Pit-Leong Wong提出了采用耦合电感能在一定程度上解决电感量与变换器稳态，瞬态响应之间的矛盾。国内在集成磁件的研究出现较晚。1998年，陈为教授在其博士论文中国详细分析了低压大电流结构中的磁集成技术及其应用。将磁集成技术应用在倍流整流全桥电路结构中。实现了电感与变压器的集成，我国在磁集成技术上才开始了新的突破，也开启了磁集成元件在大功率场合的应用。2002年，南京航空航天大学的陈乾宏教授对国内外磁集成基数的发展历史、分析方法中对国内外磁集成技术的发展历史、分析方法等进行了详细的叙述总结，研究了磁集成变换器的推导及磁性元件等效电路的建立，并与传统分立器件进行了比较。2011年，卢增艺博士在其博士论文中对DC/DC变换器中的磁集成技术进行了整理总结，提出了直观的磁路-电路综合时域分析方法，分析了如何在交错并联变换器中利用集成电感的反向耦合性能，并提出利用开关状态进行磁集成变换器的小信号建模，做出了很大的贡献。但局限于小功率模块电源VRM等的设计，在大功率应用场合研究尚欠缺。

2. 研究的基本内容与方案

设计目标

设计制作满足实验指标的燃料电池用单向dc/dc功率电路

3. 研究计划与安排

1、完成必读参考文献中第5篇英文文献翻译（1周）；

2、查阅与毕业设计选题相关的参考文献，撰写开题报告（第2~3周）；

3、拓扑结构分析与选择（第4~7周）；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 阮新波.脉宽调制dc/dc全桥变换器的软开关技术[m]. 北京：科学出版社，2012.

[2] arbraha i pressman, keith billings, taylor morey著， 王志强，肖文勋等译.开关电源设计（第三版）. 北京：电子工业出版社，2010.