燃料电池DC-DC变换器的设计与数字化控制

刘佳; 李修亮; 沈烨烨; 苏宏业; 马龙华

doi:10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.06.016

摘要

针对燃料电池的实际要求设计并制作了推挽Buck型直流-直流(DC-DC)变换器的硬件电路,包括变换器主电路、控制电路、检测电路及保护电路等;采用状态空间平均法建立推挽Buck型DC-DC变换器的小信号模型,并且进行补偿反馈控制;基于通用反转控制器(GPIC)的现场可编程门阵列(FPGA)模块实现了推挽Buck型DC-DC变换器的数字化控制.结果表明,在FPGA模块的数字化控制下,自主研发设计的DC-DC变换器的输出电压能够很好地跟踪设定电压,具有优异的阶跃响应特性和较强的抗负载及输入扰动能力,能够保证燃料电池DC-DC变换器实现高效、可靠的电能转换.

关键词： 燃料电池, 现场可编程门阵列数字化控制, 直流-直流变换器, 补偿反馈控制

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刘佳 , 李修亮 , 沈烨烨 , 苏宏业 , 马龙华 . 燃料电池DC-DC变换器的设计与数字化控制[J]. 上海交通大学学报, 2016 , 50(6) : 910 -916 . DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.06.016

Abstract

针对燃料电池的实际要求设计并制作了推挽Buck型直流-直流(DC-DC)变换器的硬件电路,包括变换器主电路、控制电路、检测电路及保护电路等;采用状态空间平均法建立推挽Buck型DC-DC变换器的小信号模型,并且进行补偿反馈控制;基于通用反转控制器(GPIC)的现场可编程门阵列(FPGA)模块实现了推挽Buck型DC-DC变换器的数字化控制.结果表明,在FPGA模块的数字化控制下,自主研发设计的DC-DC变换器的输出电压能够很好地跟踪设定电压,具有优异的阶跃响应特性和较强的抗负载及输入扰动能力,能够保证燃料电池DC-DC变换器实现高效、可靠的电能转换.

Key words： 燃料电池, 现场可编程门阵列数字化控制, 直流-直流变换器, 补偿反馈控制

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