氢燃料电池是洁净环保、高效安全的绿色能源，是新时期、新阶段极具潜力的氢能利用形式之一。然而，由于氢燃料电池自身的结构，导致其存在输出电能伏安特性相对较软、输出电压较低且电压值不稳定等缺点。为解决上述问题，寻求研究一种合适的升压拓扑结构，并选用一种合适的稳压方法，使氢燃料电池输出电压更好地供后级使用，具有十分重要的意义。本文针对额定功率为2kW的氢燃料电池电堆输出特性，设计了相应的、电能转换效率较高的DC-AC-DC变换器，并选用一种适合该系统的稳压方式，以克服氢燃料电池的输出电压低和电压值不稳定的缺点，实现了氢燃料电池输出电压的提升和稳定，改善了氢燃料电池输出电压特性，提高了电能利用效率。具体说：首先，构建氢燃料电池机理模型，验证数学模型准确性，通过对电流密度、反应温度和分压值与其输出电压关系的仿真，分析其动态输出特性；其次，分析比较多种升压变换器拓扑结构的优缺点，针对2kW氢燃料电池输出研究了一种高效升压变换器——改进的半桥DC-AC-DC变换器，通过仿真实验验证该变换器的升压效果；第三，设计适合该变换器的辅助电路，以达到驱动开关器件和稳压控制的目的。仿真结果表明：建立的氢燃料电池机理模型具有准确性和可靠性，氢燃料电池输出电压较低，约为20V，且电压值不稳定；相比其它升压拓扑结构，选用改进的半桥DC-AC-DC变换器进行电压提升较优，升压速度快，电能转换效率较高，能够达到预期的升压效果；设计的辅助电路能够起到驱动开关器件MOSFET和保持电压稳定的控制作用；采用改进的半桥DC-AC-DC变换器，在硬件上同样能够很好地实现升压功能。本课题对于改善氢燃料电池输出电能特性、高效利用氢燃料电池的输出电压具有重要的研究指导意义和现实应用价值。