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(jī)問題的加劇，新型綠色能源的發(fā)展越來越受到國際學(xué)術(shù)界和工程界的關(guān)注。燃料電池具有無污染、零排放、清潔、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池電能的產(chǎn)生依賴于燃料的提供，燃料供給的波動(dòng)往往會(huì)導(dǎo)致燃料電池的輸出電壓不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)大范圍波動(dòng)，所以設(shè)計(jì)一個(gè)安全、可靠和高效的DC-DC變換器至關(guān)重要。
　　本文旨在設(shè)計(jì)能夠有效轉(zhuǎn)換燃料電池電能的DC-DC變換器，對(duì)其進(jìn)行理論分析和研究，并采用嵌入式芯片實(shí)現(xiàn)控制算法，保證DC-DC變換

2、器實(shí)現(xiàn)高效的電能轉(zhuǎn)換。文章主要完成工作總結(jié)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分別對(duì)其工作原理和特性進(jìn)行分析，采用狀態(tài)空間平均法建立各自的大信號(hào)系統(tǒng)模型?？紤]到設(shè)計(jì)線性控制器需要基于線性模型的需求，通過分離大信號(hào)系統(tǒng)模型中電路的穩(wěn)態(tài)參量和動(dòng)態(tài)參量，獲得線性小信號(hào)模型，便于線性控制器的設(shè)計(jì)。
　　(2)首先，設(shè)計(jì)并制作了推挽Buck型DC-DC變換器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，硬件電

3、路包括功率主回路、檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路等。其次，結(jié)合電路小信號(hào)模型與已設(shè)計(jì)的電路參數(shù)進(jìn)行實(shí)際電路的頻域分析，指出電路存在的動(dòng)態(tài)響應(yīng)不足的問題，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的模擬補(bǔ)償反饋控制器，為實(shí)際硬件電路控制提供理論支撐。然后，通過DSP實(shí)現(xiàn)DC-DC電路的實(shí)際控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shè)定電壓，并且具有良好的階躍響應(yīng)特性和抗負(fù)載突變的能力。
　　(3)采用快速模型預(yù)測(cè)控制算法控制正激DC-DC變換器，分