[发明专利]一种车载复合电源功率分配滑膜变结构控制方法

摘要

本发明涉及电动汽车的燃料电池‑超级电容器复合电源的功率分配控制技术领域，具体涉及一种车载复合电源功率分配滑膜变结构控制方法，燃料电池作为主电源，通过不可逆的Boost变换器连接至直流母线；超级电容器作为辅助电源，通过可逆的Buck‑Boost变换器连接至直流母线。本发明对不可逆的Boost变换器和可逆的Buck‑Boost变换器进行控制，能实现稳定直流母线电压、精确跟踪超级电容器电流参考值和控制系统实现全局渐近稳定。超级电容器对燃料电池进行功率补偿，避免了电池提供瞬时功率和峰值功率，使得车载复合电源的整体效率显著提高；超级电容器可以迅速高效地进行大电流充放电，大大地节约了能源。

主权项

1.一种车载复合电源功率分配滑膜变结构控制方法，其特征在于：所述的复合电源包括燃料电池(1)和超级电容器(2)，所述的燃料电池(1)作为主电源，所述的燃料电池(1)通过Boost变换器连接至直流母线，所述的超级电容器(2)作为辅助电源，所述的超级电容器(2)通过Buck‑Boost变换器连接至直流母线，直流母线通过功率逆变器(3)将直流电变换成交流电，从而驱动牵引电机(4)，牵引电机(4)带动混合动力电动汽车的车轮转动；所述的Boost变换器包括第一高频电感L₁、输出滤波电容C_dc、二极管D1和第一全控型开关器件IGBT S₁，第一高频电感L₁的一端连接燃料电池(1)的正极，第一高频电感L₁的另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极与输出滤波电容C_dc的正极连接，输出滤波电容C_dc的负极与燃料电池(1)的负极相连，第一全控型开关器件IGBT S₁的集电极与第一高频电感L₁的另一端连接，第一全控型开关器件IGBT S₁的发射极与燃料电池(1)的负极相连；所述的Buck‑Boost变换器包括第二高频电感L₂、第二全控型开关器件IGBT S₂和第三全控型开关器件IGBT S₃，第二高频电感L₂的一端与超级电容器(2)的正极连接，第二高频电感L₂的另一端分别与第二全控型开关器件IGBT S₂的集电极和第三全控型开关器件IGBT S₃的发射极连接，第二全控型开关器件IGBT S₂的发射极与超级电容器(2)的负极连接，第三全控型开关器件IGBT S₃的集电极与功率逆变器(3)连接；包括如下步骤：A、稳定直流母线的电压v_dc，使得直流母线的电压v_dc跟踪恒定的参考值v_dc‑ref，不可逆的Boost变换器输入信号μ₁需满足：其中：L₁为第一高频电感L₁的电感值；x₃为v_dc的平均值；v_b为燃料电池(1)的等效直流电源电压值；R₁为第一高频电感L₁的等效串联电阻值；i_bf为第一高频电感L₁的输入电流值；x₁为i_bf的平均值；α₁定义为设计参数；i_bf‑ref为第一高频电感L₁的参考电流值；s₁＝x₁‑i_bf‑ref；c₁＞0定义为设计参数；x_3d为v_dc的设计值；ε₃＝x₃‑x_3d；为i_bf‑ref的平均值；B、使得超级电容器(2)的电流实际值i_uc时刻跟踪参考值i_uc‑ref，通过主动控制i_uc时刻跟踪参考值i_uc‑ref，使得超级电容器(2)及时对燃料电池(1)进行功率补偿，可逆的Buck‑Boost变换器输入信号μ₂₃需满足：其中：L₂为第二高频电感L₂的电感值；x₂为i_uc的平均值；v_uc为超级电容器(2)两端的电压值；R₂为第二高频电感L₂的等效串联电阻值；α₂为设计参数；s₂＝x₂‑i_uc‑ref；为i_uc‑ref的平均值。