[发明专利]一种氢燃料电池动力系统、斩波电路控制系统和方法

说明书

一种斩波电路控制系统,用于将第一直流电源转化为第二直流电源输出，斩波电路控制系统包括斩波电路和开关控制器。斩波电路包括至少一组Boost并联电路，Boost并联电路包括两个磁耦合并联连接的Boost电路，开关控制器用于控制斩波电路的功率开关管的开关状态，且当第一直流电源输入时，控制每组Boost并联电路的两个Boost电路的发波时序错相180度。由于Boost并联电路中的两个Boost电路磁耦合并联，使得Boost电路的功率开关管反向恢复损耗和零电流开通，提高电路效率，改善开关控制器引起的EMI问题，并以解决大功率下交错耦合Boost电路的波纹电流过大的技术问题。

技术领域

本发明涉及新能源光伏和燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池动力系统、斩波电路控制系统和方法。

背景技术

微电网技术代表了未来分布式能源供应系统发展趋势，是未来智能配用电系统的重要组成部分，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。新能源中光伏和燃料电池技术由于其适用地域范围广，建设周期短并且清洁无污染的特点成为未来户用型新能源发电的理想方式。但是这两种电源显著特性是输出电压值低且宽范围波动，需要前级高增益直流变换器进行升压变换并保证直流母线电压稳定，进而通过并网逆变器接入电网。例如，光伏发电系统通常由光伏面板阵列、Boost电路和并网逆变器三部分组成，其中，Boost电路和并网逆变器由中间直流母线互联隔离，通常作为一个整体，统称为光伏逆变器。是应用在太阳能发电系统中的一个重要部件，其主要工作原理是Boost电路将光伏面板阵列输出的低压直流电升压成高压稳定的直流电，以供后级并网逆变器转换成交流电，进而馈入电网。在氢气燃料电池技术及产业的快速发展背景下，大功率燃料电池输出升压电源的功率等级需要更大，并且纹波电流要求更小的背景下，一个高功率密度、低纹波电流的电源需求被提出来。

根据Boost电路工作原理，高增益直流变换器的升压技术主要可以分为多级多电平升压技术、磁耦合升压技术、开关电容电感网络升压技术和以上几种技术综合的混合升压技术。多级多电平升压技术利用多个子模块或者多个变换器的串并联实现高增益，但是模块间均压和功率平衡控制增加系统复杂度，且半导体器件数目过多导致成本上升。磁耦合升压技术通过调节变压器和耦合电感的原副边匝数比实现高增益，但是漏感会导致主开关管关断电压尖峰，进而降低电路效率，同时提高成本，因此往往需要额外的钳位或软开关电路。开关电容电感网络升压技术由于磁件数目少且半导体器件应力小，因此具有高效率、高功率密度、易于设计和控制的优势，但是二极管电容网络内部电容之间直接充放电会产生冲击电流，提高系统成本同时降低效率。混合升压技术往往需要在成本、效率和功率密度之间进行平衡，现有比较流行的方案是多路独立的Boost电路并联工作，但存在功率密度低，纹波电流大等缺点，并且产品体积大，其电力电子器件的选择也困难。

发明内容

本申请公开一种斩波电路控制系统以解决大功率下交错耦合Boost电路的波纹电流过大的技术问题。

根据第一方面，一种实施例中提供一种斩波电路控制系统，用于将第一直流电源转化为第二直流电源输出，所述斩波电路控制系统包括斩波电路和开关控制器；

所述斩波电路包括至少一组Boost并联电路，所述Boost并联电路包括两个磁耦合并联连接的Boost电路，每个所述Boost电路都包括第一连接端、第二连接端、第三连接端和第四连接端，所述Boost电路的第一连接端和第二连接端用于所述第一直流电源的输入，所述Boost电路的第三连接端和第四连接端用于所述第二直流电源的输出；

所述开关控制器用于控制所述斩波电路的功率开关管的开关状态；当所述第一直流电源输入所述斩波电路时，所述开关控制器还用于控制每组所述Boost并联电路的两个Boost电路的发波时序错相180度。

一实施例中，所述斩波电路包括N组Boost并联电路，其中，N是大于2的整数；所述开关控制器还用于控制N组所述Boost并联电路的发波时序依次错相360/N度。