质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）是一种将氢能直接转化为电能的新型发电装置,具有效率高、无污染等优点,在新能源载具、分布式发电等领域有着广泛应用。然而在相关的应用研发中,实体电堆的使用会带来辅助设备控制以及氢气存储等一系列复杂问题。因此可以搭建PEMFC模拟器模拟真实电堆的输出特性,并代替实体电堆为后级电路供电。本文根据PEMFC的输出特性,设计了一种两相四开关交错并联的输出变换器,提出一种可以实现参考电压跟随和支路电流均流的控制策略,并基于d SPACE实时仿真系统搭建了模拟器的半实物仿真平台,实现对实体电堆输出特性的精准模拟。首先,建立了PEMFC等效电路动态模型。基于PEMFC的电化学机理和动态环境下的双电荷层效应,在Simulink中搭建了百瓦级PEMFC的动态仿真模型,为输出变换器提供参考电压值。其次,设计了一种两相四开关交错并联的输出变换器。针对传统交错并联结构支路电流相对波动较大的缺点,将交错并联结构与多开关结构相融合,提出两相四开关交错并联变换器。仿真结果表明,此变换器通过增加纹波频率的方式降低了支路电流的相对波动。变换器样机的开环实验结果证明了理论分析与仿真结果的正确性。然后,提出一种基于PI调节器的电压电流双闭环快速均流控制策略。研究了多相并联结构产生支路电流不均衡的原因,通过常用并联均流控制策略的分析可知电压电流双闭环控制策略均流效果好并且动态响应较快。接着建立变换器的小信号模型,通过分析电压外环与电流内环传递函数的Bode图确定了PI调节器的参数。仿真结果表明双闭环控制策略可以实现支路电流均流和参考电压跟随,同时对负载扰动有较强的鲁棒性。变换器闭环实验验证了理论分析与仿真结果的正确性。最后,基于d SPACE实时仿真系统搭建了模拟器半实物仿真平台。提出了模拟器系统硬件电路与控制单元相结合的组成结构,分析了硬件电路的设计思路以及控制单元在d SPACE系统的运行流程。基于模拟器平台进行稳态和动态实验,实验结果表明本文设计的模拟器对于实体电堆具有良好的模拟精度。