[發明專利]功率控制方法及燃料電池控制系統

有效

• 申請號: 201980081102.1
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN113169358B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 張潔;朱魯明;孫曉文
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 周初冬

本申請實施例提供一種功率控制方法及燃料電池控制系統，該方法包括：控制器實時采集燃料電池的電池輸出電壓、電池輸出電流、電池輸出功率、DC?DC變換電路的輸出電壓和輸出電流。在雙閉環非線性控制單元中，對DC?DC變換電路的目標輸出電壓、電池輸出電壓、電池輸出電流、計算指令值、DC?DC變換電路的輸出電壓和輸出電流進行計算，得到實時脈寬調制門級電路的控制指令值。實時脈寬調制門級電路基于控制指令值，對DC?DC變換電路的輸出電壓和輸出電流進行調控，得到位于預設功率范圍內的電池輸出功率。在本方案中，通過實時采集的數據，控制電池輸出功率保持在預設功率范圍內，提高燃料電池控制系統的實用性、可控性和穩定性。

技術領域

本發明涉及自動控制技術領域，具體涉及一種功率控制方法及燃料電池控制系統。

背景技術

隨著科學技術的發展，新能源逐漸成為各行各業關注的焦點，新能源技術也逐漸應用在各行各業中。其中較為常見的是，將由燃料電池堆和DC-DC電壓轉換器進行簡單串聯集成的發電系統應用在汽車和船舶等行業，用于為汽車和艦船提供驅動能量。

燃料電池的輸出電壓與發電系統中的負載電流存在非線性關系，即輸出電壓下降的比值在不同取值的負載電流區間中是不同的。比如在取值較小的負載電流區間和取值較大的負載電流區間，輸出電壓下降的比值相差較大，因此發電系統的輸出功率也較低。在為被供電負載供電時，現有的發電系統沒有對負載電流的大小進行控制，不能使燃料電池的輸出功率保持在輸出功率較高的區域內，當負載電流較大或者較小時，發電系統無法滿足被供電負載的功率需求。

因此現有的發電系統存在實用性低、實時可控性低和穩定性低等問題。

發明內容

本申請提供了一種功率控制方法及燃料電池控制系統，以解決現有的發電系統存在實用性低、實時可控性低和穩定性低等問題。

為實現上述目的，本申請提供如下技術方案：

本申請第一方面公開了一種功率控制方法，適用于燃料電池控制系統，所述燃料電池控制系統包括控制器，與所述控制器相連的DC-DC變換電路，與所述DC-DC變換電路和控制器連接的實時脈寬調制門級電路，所述DC-DC變換電路的輸入側與所述燃料電池連接，所述控制器包含雙閉環非線性控制單元，所述方法包括：

所述控制器實時采集燃料電池的電池輸出電壓、電池輸出電流、電池輸出功率、DC-DC變換電路的輸出電壓和輸出電流；

在所述雙閉環非線性控制單元中，對所述DC-DC變換電路的目標輸出電壓、所述電池輸出電壓、所述電池輸出電流、計算指令值、所述DC-DC變換電路的輸出電壓和輸出電流進行計算，得到所述實時脈寬調制門級電路的控制指令值，其中，所述計算指令值由基于所述電池輸出電流和電池輸出功率確定；

所述實時脈寬調制門級電路基于所述控制指令值，對所述DC-DC變換電路的輸出電壓和輸出電流進行調控，得到位于預設功率范圍內的電池輸出功率，所述預設功率范圍以ΔP/ΔI_m＝0所指示的功率確定，其中，ΔP為當前的電池輸出功率與前一次電池輸出功率的差值，ΔI_m為當前的電池輸出電流與前一次電池輸出電流的差值。

優選的，所述在雙閉環非線性控制單元中，對所述DC-DC變換電路的目標輸出電壓、所述電池輸出電壓、所述電池輸出電流、計算指令值、所述DC-DC變換電路的輸出電壓和輸出電流進行計算，得到實時脈寬調制門級電路的控制指令值，包括：

獲取所述目標輸出電壓減去所述DC-DC變換電路的輸出電壓后得到的差值，基于電壓環傳遞函數進行計算，得到電流控制指令值；

基于限值電流對所述電流控制指令值進行限幅，得到所述燃料電池輸入所述DC-DC變換電路中的目標電流值，其中，所述限值電流由基于所述DC-DC變換電路的輸出電流和電池輸出電壓，使用預設的非線性實時干預傳遞函數計算獲得；