[发明专利]燃料电池DC/DC升压变换器控制方法及系统

权利要求书

1.一种燃料电池DC/DC升压变换器控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，建立升压变换器的状态空间数学模型；

步骤S2，计算升压变换器输出电压与参考电压的误差的积分并定义为外环滑模变量；

步骤S3，根据外环滑模变量、状态空间数学模型并采用超螺旋滑模控制设计电压外环滑模控制器，得到升压变换器的内环参考电流；

步骤S4，计算升压变换器实际燃料电池输出电流与内环参考电流的误差并定义为内环滑模变量；

步骤S5，根据内环滑模变量、状态空间数学模型并采用超螺旋滑模控制设计电流内环滑模控制器，得到升压变换器的占空比。

2.如权利要求1所述的燃料电池DC/DC升压变换器控制方法，其特征在于，步骤S1中，状态空间数学模型采用状态空间平均法建立。

3.如权利要求2所述的燃料电池DC/DC升压变换器控制方法，其特征在于，状态空间数学模型为：

记状态空间数学模型为式①，式中U_o为升压变换器的输出电压，t为时间，R为负载阻抗，C为输出电容值，I_fc为实际燃料电池输出电流，L为输入电感值，E为燃料电池输出电压，u为占空比。

4.如权利要求3所述的燃料电池DC/DC升压变换器控制方法，其特征在于，步骤S3包括：

根据公式②计算外环滑模变量的二阶导数，式中s₁为外环滑模变量，U_ref为参考电压；

通过式①消除公式②中的变量u，得到式中Φ₁(x，t)的边界为|Φ₁(x，t)|≤C₁；γ₁(x，t)的边界为0K_m1≤Υ₁(x，t)≤K_M1；C₁、K_m1、K_M1均为通过系统参数得到的正常数；

根据公式设计外环控制律，式中u₁既是外环控制律也是内环参考电流，z₁为外环滑模面切换函数的积分，λ₁、ω₁为电压外环滑模控制器参数，使电压外环滑模控制器在有限时间内收敛的充分条件为：

5.如权利要求4所述的燃料电池DC/DC升压变换器控制方法，其特征在于，步骤S5包括：

根据公式计算内环滑模变量的二阶导数，s₂为内环滑模变量；式中Φ₂(x，t)的边界为|Φ₂(x，t)|≤C₂；γ₂(x，t)的边界为0K_m2≤γ₂(x，t)≤K_M2；C₂、K_m2、K_M2均为通过系统参数得到的正常数；

根据公式设计内环切换控制律，式中u₂为内环切换控制律，z₂为内环滑模面切换函数的积分，λ₂、ω₂为电流内环滑模控制器参数，使电流内环滑模控制器在有限时间内收敛的充分条件为：

根据设计等效控制律根据计算升压变换器的占空比。

6.一种燃料电池DC/DC升压变换器控制系统，其特征在于，包括：

状态空间数学模型建立模块，用于建立升压变换器的状态空间数学模型；

外环滑模变量计算模块，用于计算升压变换器输出电压与参考电压的误差的积分并定义为外环滑模变量；

内环参考电流计算模块，用于根据外环滑模变量、状态空间数学模型并采用超螺旋滑模控制设计电压外环滑模控制器，得到升压变换器的内环参考电流；

内环滑模变量计算模块，用于计算升压变换器实际燃料电池输出电流与内环参考电流的误差并定义为内环滑模变量；

占空比计算模块，用于根据内环滑模变量、状态空间数学模型并采用超螺旋滑模控制设计电流内环滑模控制器，得到升压变换器的占空比。

7.如权利要求6所述的燃料电池DC/DC升压变换器控制方法，其特征在于，状态空间数学模型建立模块采用状态空间平均法建立状态空间数学模型。