[发明专利]一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构及控制方法

权利要求书

1.一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构，包括控制单元、燃料电池、负载和DC/DC变换器电路，燃料电池串接在DC/DC变换器电路的输入端，负载跨接在DC/DC变换器电路的输出端，其特征在于：DC/DC变换器电路包括结构对称布置且并联连接的上桥电路和下桥电路，上桥电路包括串联连接的第一电感、第二开关管、第二电感、第二导通二极管和第一电容，第一电容的另一端连接燃料电池的负极，燃料电池的正极端通过第一电感与第一开关管连接后接入燃料电池的负极端，燃料电池的正极端通过第一导通二极管连接在第二开关管和第二电感的中点，第二电感与第二导通二极管的中点通过第三开关管连接燃料电池的负极端。

2.根据权利要求1所述一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构，其特征在于：所述下桥电路包括串联连接的第二电容、第三导通二极管、第四电感、第五开关管和第三电感，燃料电池的正极连接第二电容的一端，燃料电池的正极端通过第四开关管接入第三电感和第五开关管中点处，燃料电池的正极端通过第六开关管接入第三导通二极管和第四电感的中点处，第四导通二极管的正极端接在第五开关管与第四电感之间，第四导通二极管的负极端连接燃料电池的负极。

3.根据权利要求2所述一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构，其特征在于：所述第一电容和第二电容的电感值相同。

4.根据权利要求2所述一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构，其特征在于：所述第一电感、第二电感、第三电感和第四电感的电感值相同。

5.根据权利要求2所述一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构，其特征在于：控制单元的输出端连接第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，燃料电池的输入端和DC/DC变换器电路的输出端经分别于控制单元的反馈输入端建立连接。

6.一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构的控制方法，其特征在于：

所述高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构为权利要求2所述的高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构；

包括以下步骤：

a.设定参考电压U_ref；

b.采集燃料电池的输入电压Uin和DC/DC变换器电路的输出电压UC1并进行数模转换；

c.将输出的电压值U_C1与参考电压U_ref比较得到比较误差信号，并送入PI控制器中得到相应的占空比，根据不同的占空比调节PWM波一个周期中t_on和t_off的时间，具体的，

在t_on时间段，第一开关管、第三开关管和第五开关管打开，第二开关管、第四开关管和第六开关管关断；

在t_off时间段，第二开关管、第四开关管和第六开关管打开，第一开关管、第三开关管和第五开关管关断；

d.将PI控制器输出的信号与前馈控制器输出的信号求和；

e.将步骤d中求和后的信号作为输入信号送入控制信号d的传递函数中，得到调整后的输出电压值。

7.根据权利要求6所述一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构的控制方法，其特征在于：所述传递函数为占空比d与电压U_C1的传递函数。

8.根据权利要求6所述一种高增益燃料电池汽车DC/DC变换器结构的控制方法，其特征在于：所述控制信号的传递函数的确定方法包括：

构建在完整的PWM周期内DC/DC变换器电路的状态空间平均方程；

引入扰动小信号，即用I_L1+I_L2、U_C1+U_C2、U_in+U_in和d+d带入方程上述状态空间平均方程中，得到DC/DC变换器电路的小信号模型，I_L1为第一电感的电流；

对得到的小信号模型进行化简，得到控制信号d电压U_C1的传递函数。