[发明专利]功率控制方法及燃料电池控制系统

说明书

本申请实施例提供一种功率控制方法及燃料电池控制系统，该方法包括：控制器实时采集燃料电池的电池输出电压、电池输出电流、电池输出功率、DC‑DC变换电路的输出电压和输出电流。在双闭环非线性控制单元中，对DC‑DC变换电路的目标输出电压、电池输出电压、电池输出电流、计算指令值、DC‑DC变换电路的输出电压和输出电流进行计算，得到实时脉宽调制门级电路的控制指令值。实时脉宽调制门级电路基于控制指令值，对DC‑DC变换电路的输出电压和输出电流进行调控，得到位于预设功率范围内的电池输出功率。在本方案中，通过实时采集的数据，控制电池输出功率保持在预设功率范围内，提高燃料电池控制系统的实用性、可控性和稳定性。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种功率控制方法及燃料电池控制系统。

背景技术

随着科学技术的发展，新能源逐渐成为各行各业关注的焦点，新能源技术也逐渐应用在各行各业中。其中较为常见的是，将由燃料电池堆和DC-DC电压转换器进行简单串联集成的发电系统应用在汽车和船舶等行业，用于为汽车和舰船提供驱动能量。

燃料电池的输出电压与发电系统中的负载电流存在非线性关系，即输出电压下降的比值在不同取值的负载电流区间中是不同的。比如在取值较小的负载电流区间和取值较大的负载电流区间，输出电压下降的比值相差较大，因此发电系统的输出功率也较低。在为被供电负载供电时，现有的发电系统没有对负载电流的大小进行控制，不能使燃料电池的输出功率保持在输出功率较高的区域内，当负载电流较大或者较小时，发电系统无法满足被供电负载的功率需求。

因此现有的发电系统存在实用性低、实时可控性低和稳定性低等问题。

发明内容

本申请提供了一种功率控制方法及燃料电池控制系统，以解决现有的发电系统存在实用性低、实时可控性低和稳定性低等问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请第一方面公开了一种功率控制方法，适用于燃料电池控制系统，所述燃料电池控制系统包括控制器，与所述控制器相连的DC-DC变换电路，与所述DC-DC变换电路和控制器连接的实时脉宽调制门级电路，所述DC-DC变换电路的输入侧与所述燃料电池连接，所述控制器包含双闭环非线性控制单元，所述方法包括：

所述控制器实时采集燃料电池的电池输出电压、电池输出电流、电池输出功率、DC-DC变换电路的输出电压和输出电流；

在所述双闭环非线性控制单元中，对所述DC-DC变换电路的目标输出电压、所述电池输出电压、所述电池输出电流、计算指令值、所述DC-DC变换电路的输出电压和输出电流进行计算，得到所述实时脉宽调制门级电路的控制指令值，其中，所述计算指令值由基于所述电池输出电流和电池输出功率确定；

所述实时脉宽调制门级电路基于所述控制指令值，对所述DC-DC变换电路的输出电压和输出电流进行调控，得到位于预设功率范围内的电池输出功率，所述预设功率范围以ΔP/ΔI_m＝0所指示的功率确定，其中，ΔP为当前的电池输出功率与前一次电池输出功率的差值，ΔI_m为当前的电池输出电流与前一次电池输出电流的差值。

优选的，所述在双闭环非线性控制单元中，对所述DC-DC变换电路的目标输出电压、所述电池输出电压、所述电池输出电流、计算指令值、所述DC-DC变换电路的输出电压和输出电流进行计算，得到实时脉宽调制门级电路的控制指令值，包括：

获取所述目标输出电压减去所述DC-DC变换电路的输出电压后得到的差值，基于电压环传递函数进行计算，得到电流控制指令值；

基于限值电流对所述电流控制指令值进行限幅，得到所述燃料电池输入所述DC-DC变换电路中的目标电流值，其中，所述限值电流由基于所述DC-DC变换电路的输出电流和电池输出电压，使用预设的非线性实时干预传递函数计算获得；