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专利号: 2018102694320
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种燃料电池发电阵列系统的功率输出控制方法,其特征在于,包括步骤:S100,采集DC/DC电路的输出电压和电感电流,采集燃料电池的输出电压;

S200,通过准定频均值电流控制方法计算DC/DC电路的开关导通时间和开关关断时间;

S300,利用开关导通时间和开关关断时间,经过调制解调获得开关控制信号,从而控制DC/DC电路;

S400,通过控制各个DC/DC电路,控制燃料电池系统中各个燃料电池的功率输出;

所述步骤S200中准定频均值电流控制方法包括步骤:

S201,根据DC/DC电路的输出电压以及燃料电池的输出电压,通过斜率计算得到电感电流实时变化率;

S202,根据DC/DC电路的输出电压经过外环电压控制得到电感的给定电流值;

S203,结合给定电流值以及电感电流实时变化率,计算DC/DC电路的开关导通时间和开关关断时间。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池发电阵列系统的功率输出控制方法,其特征在于,所述步骤S201中电感电流实时变化率的计算步骤包括:在每个控制周期的起始阶段,采集DC/DC电路的输出电压Vout;

通过斜率计算,得到电感电流实时变化率p;所述电感电流实时变化率p包括电感电流的上升斜率p1和电感电流的下降斜率p2。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池发电阵列系统的功率输出控制方法,其特征在于,所述斜率计算的计算公式为:其中,Vfc是燃料电池的输出电压,Voutn是DC/DC电路第n个控制周期采集的DC/DC电路的输出电压,L是DC/DC电路的电感值。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池发电阵列系统的功率输出控制方法,其特征在于,所述步骤S202中,给定电流值 的运算公式为:其中, 为DC/DC电路的输出电压参考给定值,iL为电感电流。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池发电阵列系统的功率输出控制方法,其特征在于,所述步骤S203中,根据电感电流值iL和给定电流值 分别计算出开关导通时间和开关关断时间,计算步骤包括:首先,计算电流均值

其中,通过斜率计算

然后,进行开关导通时间和开关关断时间的计算:

当 时:则电流峰值为

当iL≤ipeak时

当iL>ipeak时

当 时:则电流峰值为

当iL<ipeak时

当iL>ipeak时

其中:ton_n为第n个控制周期开关导通的时间;toff_n为第n个控制周期开关关断的时间;

Tc为所期望的控制周期大小。

6.一种燃料电池发电阵列系统的功率输出控制系统,其特征在于,包括主控器和多个燃料电池发电模组相互并联构成的燃料电池发电系统,所述燃料电池发电模组包括燃料电池、DC/DC电路和调控电路;各个模组中的调控电路均连接至主控器,所述主控器监控各燃料电池发电模组工况;

所述燃料电池的电能输出端连接至DC/DC电路,通过DC/DC电路调节燃料电池发电模组的输出功率,从而通过主控器调节整个系统的输出功率;

所述调控电路连接至DC/DC电路,调控电路采集DC/DC电路的输出电压和电感电流信号,通过调控电路计算电感电流在开关控制下的斜率变换得到占空比,通过准定频均值电流控制进行DC/DC电路控制,实现燃料电池系统中各个燃料电池的功率输出的控制;

所述准定频均值电流控制方法包括步骤:根据DC/DC电路的输出电压以及燃料电池的输出电压,通过斜率计算得到电感电流实时变化率;根据DC/DC电路的输出电压经过外环电压控制得到电感的给定电流值;结合给定电流值以及电感电流实时变化率,计算DC/DC电路的开关导通时间和开关关断时间。

7.根据权利要求6所述的一种燃料电池发电阵列系统的功率输出控制系统,其特征在于,所述调控电路包括数据采集模块、外环电压控制模块、斜率计算模块、开关控制模块和调制解调模块,所述数据采集模块的输入端连接至DC/DC电路,所述数据采集模块的输出端连接至外环电压控制模块和开关控制模块,所述外环电压控制模块分别连接至斜率计算模块和开关控制模块,所述斜率计算模块连接至开关控制模块,所述开关控制模块连接至调制解调模块的输入端,所述调制解调模块的输出端连接至DC/DC电路的控制端。