燃料電池汽車雙輸入DC-DC變換器的研究.pdf

1、目前，針對傳統(tǒng)化石燃料不斷枯竭的能源危機(jī)以及由于大量排出的汽車尾氣對環(huán)境造成嚴(yán)重污染等現(xiàn)象，我國開始大力發(fā)展新能源政策。分布式能源作為新能源的一種利用方式，具有保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、減少排放等諸多特點(diǎn)，無疑是解決問題的關(guān)鍵技術(shù)。而燃料電池作為分布式能源主要利用技術(shù)之一，又是燃料電池汽車主要的供能部分，在新能源電動汽車領(lǐng)域扮演著十分重要的角色。因此，對燃料電池汽車進(jìn)行研究具有十分重要的科研意義。
　　本系統(tǒng)對燃料電池汽車內(nèi)部所需的雙輸

2、入DC-DC變換器進(jìn)行了研究。首先，針對傳統(tǒng)DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不足，提出了一種新型DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該變換器是由兩個并聯(lián)的Buck-Boost變換器組合而成，燃料電池和輔助蓄電池作為變換器的雙輸入電源，實現(xiàn)了功率的雙向流動。因此，當(dāng)汽車下坡、制動或減速過程中，多余的能量能夠回饋到蓄電池中。從而，使蓄電池彌補(bǔ)了燃料電池輸出特性偏軟的特點(diǎn)。其次，利用狀態(tài)空間平均法分別對蓄電池側(cè)DC-DC變換器和燃料電池側(cè)DC-DC變換器建

3、立數(shù)學(xué)模型。進(jìn)而，提出蓄電池側(cè)電壓環(huán)控制和燃料電池側(cè)電流環(huán)控制的控制策略，得到了雙環(huán)控制參數(shù)。接著，應(yīng)用Matlab/Simulink軟件對系統(tǒng)中蓄電池側(cè)放電模式和充電模式及燃料電池側(cè)放電模式進(jìn)行了動態(tài)仿真，通過觀察系統(tǒng)的輸出電壓、蓄電池電荷狀態(tài)(SOC)和充電電流及電機(jī)的電樞電流的仿真波形，證明了系統(tǒng)的可行性以及運(yùn)行的穩(wěn)定性。最后，本系統(tǒng)利用DSP2812搭建實驗平臺，其中包括系統(tǒng)硬件和軟件兩部分。硬件部分包括對主控單元、功率單元和檢

4、測保護(hù)單元等的設(shè)計，軟件部分利用C語言編程設(shè)計出了DSP控制程序，主要對輸出電壓Uo和輸出電流Io進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣讀取，將讀取到的數(shù)據(jù)傳遞給閉環(huán)PI控制程序執(zhí)行，再將結(jié)果傳送到各自的控制寄存器中，通過控制PWM的占空比，實現(xiàn)對系統(tǒng)閉環(huán)的控制。
　　實驗及仿真結(jié)果表明:系統(tǒng)的輸出電壓、蓄電池充電電荷和充電電流以及電機(jī)的電樞電流都能達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的;空載、正常運(yùn)行和反饋制動情況下檢測時的穩(wěn)態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電壓的相對誤差率均在正常允許的范圍