燃料電池DC-DC變換器建模與控制.pdf

1、隨著環(huán)境污染和能源危機問題的加劇，新型綠色能源的發(fā)展越來越受到國際學術界和工程界的關注。燃料電池具有無污染、零排放、清潔、能量密度高等優(yōu)點。燃料電池電能的產生依賴于燃料的提供，燃料供給的波動往往會導致燃料電池的輸出電壓不穩(wěn)定甚至出現大范圍波動，所以設計一個安全、可靠和高效的DC-DC變換器至關重要。
　　本文旨在設計能夠有效轉換燃料電池電能的DC-DC變換器，對其進行理論分析和研究，并采用嵌入式芯片實現控制算法，保證DC-DC變換

2、器實現高效的電能轉換。文章主要完成工作總結如下。
　　(1)提出了推挽Buck型DC-DC變換器和推挽Boost型DC-DC變換器拓撲結構。分別對其工作原理和特性進行分析，采用狀態(tài)空間平均法建立各自的大信號系統(tǒng)模型。考慮到設計線性控制器需要基于線性模型的需求，通過分離大信號系統(tǒng)模型中電路的穩(wěn)態(tài)參量和動態(tài)參量，獲得線性小信號模型，便于線性控制器的設計。
　　(2)首先，設計并制作了推挽Buck型DC-DC變換器實驗樣機，硬件電

3、路包括功率主回路、檢測電路、驅動電路等。其次，結合電路小信號模型與已設計的電路參數進行實際電路的頻域分析，指出電路存在的動態(tài)響應不足的問題，設計對應的模擬補償反饋控制器，為實際硬件電路控制提供理論支撐。然后，通過DSP實現DC-DC電路的實際控制，實驗結果表明DC-DC交換器的輸出電壓在DSP控制下能很好地跟蹤到設定電壓，并且具有良好的階躍響應特性和抗負載突變的能力。
　　(3)采用快速模型預測控制算法控制正激DC-DC變換器，分