文 献 综 述
1.研究背景和研究意义
能源危机和环境污染等问题日益严重，太阳能、风能等新能源发电技术正成为研究的热点。但可再生能源如太阳能、风能等受外界工作条件的影响较大，其输出的电能不稳定，且其输出电压变化范围大[1,2,3]，所以独立运行的新能源发电系统必须配备蓄电池储能装置，以满足负载对供电连续性和平稳性的要求。
对于带有储能装置的燃料电池混合供电系统，需要在不同输入源和输出之间建立各自的能量通路。传统的燃料电池混合供电系统都是采用分立的功率变换单元来实现各个端口之间的能量传递，每两个端口之间都要通过一个功率变换单元连接，那么多个端口之间就需要多个功率变换单元[4]。传统的混合供电系统存在多级的能量变换，因此效率不高。同时会存在器件多、集成化程度低、结构复杂、系统功率密度偏小、输入源之间不易进行功率分配、不利于能量的集中管理的问题。而具有多端口变换器的混合供电系统则降低了元器件的消耗，一组功率器件被重复使用，元器件复用率、利用率大大提高，系统体积减小，根据输入源供电情况和负载需求实现功率集中控制，减小各输入源之间的通信。因此，基于多端口功率变换器的燃料电池混合供电系统是研究的热点。
三端口变换器(three-port converter, TPC)是随着新能源发电技术的发展而提出的一类新型变换器。TPC的概念从提出至今获得了国内外学者的极大关注，TPC广泛应用于燃料电池发电系统、独立光伏发电系统、混合储能系统、混合动力汽车、航天卫星供电系统等领域[5,6,7,8]。而本课题研究的就是其在燃料电池发电系统中的应用。TPC拓扑可分为隔离和非隔离两类，目前对隔离TPC的研究较多，主要集中在拓扑和控制技术两个方面[9]。然而，在不要求电气隔离的应用场合，非隔离TPC由于拓扑结构简单、无需使用变压器、变换效率高等特点而更具有优势[10,11]。
2.国内外发展现状
2.1三端口DC-DC变换器国内外研究现状
近些年来，学者们提出了各种结构的三端口变换器。这些结构可以分为三类：非隔离型、部分隔离型和全隔离型多端口变换器。所谓的隔离指的是各个端口间的电气隔离。非隔离的三端口变换器所有的电源端与负载端都不存在电气隔离，部分隔离型则有一部分电源端口不存在隔离，全隔离型三端口变换器中，所有电源和负载端口都是用多绕组高频变压器进行电气隔离的[12]。
文献[13]中提出了一种基于开关电容电路的非隔离型三端口变换器, 通过引入一组开关电容结构即实现了两个低压输入端到输出端的高电压增益。比较而言, 该变换器结构简单, 各端口之间电压可控性强，并且通过简单的调制策略即可实现稳定的输出。文献[3]中研究了一种组合式高增益双向交直流变换器，基于交流侧电压周期性波动的特点，利用三端口双向DC-DC变换器同时提供高压母线端口和低压母线端口，使得部分功率仅需经过低电压增益直流变换环节处理，为高增益高效率双向交直流变换提供了有利条件。文献[14]提出了一种新型的基于耦合电感的高增益非隔离三端口DC-DC转换器，它有一个光伏端口，一个双向电池端口和一个负载端口。应用耦合电感器技术以获得高电压增益，开关电容技术的使用还使转换器能够获得额外的双倍电压增益，同时降低开关的电压应力。文献[15]提出了一种具有软开关功能的三端口DC-DC升压转换器，变换器有用于输入电源的单向电源端口和用于能量存储元件的双向电源端口，输入源可以为负载和电池的充放电提供电能。该变换器中使用的两个开关均以零电压开关（ZVS）模式接通，开关损耗显着降低。
2.2混合供电系统能量管理策略国内外研究现状
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