應用于PEMFC的DC/DC變換器數字化控制電路研究

石治國， 陳向鋒

(92853部隊,興城 125106)

0 引言

PEMFC氫能發電機因其無污染、高效率、無噪聲和具有連續工作和模塊化的特點，特別是具有不受“卡諾”循環限制、工作溫度低、熱輻射小等優點[1，2]，在軍用和民用領域都具有十分廣闊的應用前景。

由于PEMFC發電機發出的是一種電特性獨特的電壓相對偏低的直流電，不僅動態情況下輸出電壓變化劇烈，靜態情況下的負載電壓與空載電壓之間也存在很大的差異，在PEMFC發電系統中通常需要一個前級DC/DC變換器[3]將其輸出電壓提升和穩定在一個所需要的電壓， 以滿足后級單相逆變器的供電要求，同時實現高頻電氣隔離。

1 PEMFC發電機的輸出特性

實驗所得的PEMFC發電機動態特性曲線如圖1、圖2所示。

圖1 突增直流負載(從空載到4.07 kW)

圖2 突減直流負載(從4 kW到空載)

從所測得的動態電壓波形可以看出，負載發生變化時，PEMFC發電機輸出電壓也隨之改變，增大負載時電壓先降低后升高且有波動，減小負載時電壓升高的速度較快。這就要求在PEMFC發電系統中，需要一個前級DC/DC變換器將其輸出電壓提升和穩定在一個所需要的電壓， 以滿足后級單相逆變器的供電要求。

2 PEMFC發電機DC/DC變換器數字化控制電路結構

本文所設計的數字控制系統是通過DSP將信號采集電路采集到的電壓電流信號進行轉換和處理，產生PWM脈沖波形，經脈沖隔離驅動電路分別給移相全橋電路的四個功率管提供PWM信號，其硬件結構如圖3所示[4-7]。

圖3 移相全橋數字控制系統結構圖

其中，電壓、電……