[發明專利]基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統

有效

• 申請號: 201210279212.9
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102904444A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 古云蛟;朱新堅;黃波;曹弘飛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 樊昕

1.一種基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統，包括主電路模塊和控制電路模塊，其特征在于，所述主電路模塊包括雙級并聯BUCK變換器，所述雙級并聯BUCK變換器設置在質子交換膜燃料電池和通信負載之間；所述控制電路模塊包括DSP控制芯片、IGBT門極驅動電路單元、霍爾檢測電路單元和輸入模擬信號調節電路單元；所述IGBT門極驅動電路單元分別與所述DSP控制芯片的EV輸出端口、PDPINT引腳以及所述雙級并聯BUCK變換器相連；所述霍爾檢測電路單元一端連接在所述雙級并聯BUCK變換器的輸出端與通信負載之間的電路上，另一端與所述輸入模擬信號調節電路單元相連；所述輸入模擬信號調節電路單元還與所述DSP控制芯片的ADC輸入端口相連；所述霍爾檢測電路單元采集所述雙級并聯BUCK變換器的電流電壓信號，再通過輸入模擬信號調節電路單元轉化為DSP控制芯片所能采集的電壓信號，所述DSP控制芯片將采集到的電壓信號轉化為控制信號傳輸給IGBT門極驅動電路單元，所述IGBT門極驅動電路單元通過PWM驅動芯片將該控制信號傳輸給所述雙級并聯BUCK變換器，從而實現電壓的實時調節控制。

2.根據權利要求1所述的基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統，其特征在于，所述控制電路模塊還包括溫度傳感電路單元和散熱風扇驅動電路單元，所述溫度傳感器電路單元的一端與所述雙級并聯BUCK變換器相連，另一端與所述模擬信號調節電路單元相連；所述散熱風扇驅動電路單元與所述DSP控制芯片相連；所述溫度傳感器電路單元采集到所述雙級并聯BUCK變換器的溫度信號，再通過輸入模擬信號調節電路單元轉化為DSP控制芯片所能采集的電壓信號，所述DSP控制芯片將采集到的該電壓信號轉化為控制信號傳輸到散熱風扇驅動電路單元進行散熱風扇轉速控制，同時驅動散熱風扇對所述雙級并聯BUCK變換器進行散熱。

3.根據權利要求2所述的基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統，其特征在于，所述控制電路模塊還包括與所述DSP控制芯片連接的RS232通信電路單元，所述DC/DC變換及控制系統通過所述RS232通信電路單元與上位機進行通信。

4.根據權利要求1～3中任一項所述的基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統，其特征在于，所述主電路模塊還包括輸入濾波電容C_IN和輸出濾波電容C_OUT，所述輸入濾波電容C_IN設置在所述雙級并聯BUCK變換器輸入端與質子交換膜燃料電池輸出端之間，所述輸出濾波電容C_OUT設置在所述雙級并聯BUCK變換器輸出端與負載之間。

5.根據權利要求4所述的基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統，其特征在于，所述雙級并聯BUCK變換器是由兩個相同規格的第一BUCK變換器和第二BUCK變換器2并聯而成的。

6.根據權利要求5所述的基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統，其特征在于，所述質子交換膜燃料電池的輸出電壓范圍為0～110V，輸出電流范圍為0～260A，輸出額定功率為7KW。

7.根據權利要求5所述的基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統，其特征在于，所述第一BUCK變換器包括開關管T1，所述第二BUCK變換器包括開關管T2；所述DC/DC變換及控制系統采用的控制方法為：通過采集第一BUCK變換器的輸出電壓與設定輸出電壓值V_ref比較，經過DSP控制芯片實現PI控制算法，形成反饋控制回路，控制開關管T1的占空比d1，從而實現第一BUCK變換器輸出電壓的實時調節，與此同時采集第一BUCK變換器的輸出電流信號，并以此作為第二BUCK變換器的輸出電流信號的參考值，以設定輸出電壓V_ref作為第二BUCK變換器的輸出電壓的參考值，經過對輸出電流電壓的雙閉環控制，對開關管T2的占空比d2進行調節，從而使得第一BUCK變換器、第二BUCK變換器的輸出電壓相等，同時實現了兩個BUCK變換器的均流控制。

8.根據權利要求7所述的基于質子交換膜燃料電池的DC/DC變換和控制系統，其特征在于，所述控制算法均通過DSP數字控制實現。