[发明专利]一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构及其控制方法

权利要求书

1.一种燃料电池汽车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变换器结构包括电容和变换单元，变换单元包括第一电感、导通二极管、第二电感，依次串联连接的燃料电池、第一电感、导通二极管、电容和第二电感形成回路，燃料电池的正极端通过第一开关管连接电容和第二电感之间，燃料电池的负极端通过第二开关管连接第一电感和导通二极管之间。

2.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构，其特征在于：所述第一电感和第二电感的电感值相同。

3.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构，其特征在于：所述DC/DC变换器电路包括至少两个并联连接的变换单元。

4.根据权利要求3所述一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构，其特征在于：不同变换单元中的电感值均相同。

5.根据权利要求1所述一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构，其特征在于：所述控制单元的包括电压传感器、电流传感器、DSP模块和隔离驱动模块。

6.一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构的控制方法，其特征在于：包括有以下步骤：

a.设定参考电压U_ref；

b.电压传感器采集燃料电池的输入电压U_in和DC/DC变换器电路的输出电压U_C1，电流传感器采集变换单元的电感电流，并进行数模转换；

c.将电压值U_C1与参考电压U_ref比较，得到的误差信号e₁送入电压环PI控制器进行处理得到期望电感电流I′_L1；

d.将步骤c得到的期望电感电流I′_L1，与反馈的电感电流I_L1比较得到误差信号e₂送入电流环PI控制器中得到占空比d，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，第一开关管和第二开关管导通，此时，燃料电池通过第一开关管和第二开关管对第二电感和第一电感充电，电容向负载供电；

在t_off时间段，第一开关管和第二开关管关断，第一电感、第二电感和燃料电池串联向负载供电，同时向电容充电；

e.电流环PI控制器输出的占空比d与前馈控制器输出的信号求和处理后送入第一传递函数中得到调整后的I_L1；

f.将步骤e中得到的I_L1作为第二传递函数的输入量得到调整后的输出电压U_C1。

7.根据权利要求6所述一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构的控制方法，其特征在于：所述第一传递函数为占空比d到电流I_L1的传递函数，具体如下式：

式中，s代表复变量，R为负载阻值。

8.根据权利要求6所述一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构的控制方法，其特征在于：所述第二传递函数为I_L1到输出电压U_C1的传递函数，具体如下式：

9.根据权利要求6所述一种燃料电池汽车DC/DC变换器结构的控制方法，其特征在于：所述第一传递函数和第二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；

对得到的小信号模型进行拉普拉斯变换并化简，得到第一传递函数和第二传递函数。