CN110429818A - 直流变换器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直流变换器及其控制方法，所述直流变换器包括直流变换电路和控制器；所述直流变换电路包括直流变换主电路和扰动电路，所述直流变换主电路的输入端与燃料电池电堆的输出端连接，所述直流变换主电路用于对所述燃料电池电堆的输出电压进行变换；所述扰动电路并联于直流变换主电路的输入端，用于对燃料电池电堆的输出电压和电流进行扰动；所述控制器分别与所述直流变换主电路及所述扰动电路耦接，所述控制器用于对所述扰动电路的扰动电流进行控制，以在所述燃料电池电堆的输出电压中引入扰动，并获取所述燃料电池电堆的阻抗。利用本发明，通过在直流变换器内含一个简单扰动电路，在实现DCDC变换稳压的同时，实现了燃料电池阻抗的测量。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及直流变换器及其控制方法。
背景技术
燃料电池为电力生成装置，其将燃料氧化所产生的化学能直接转化为电能。燃料电池通常由被称为燃料电池堆的堆叠组件构成，每个单元的电池一个接一个地紧密排列，当燃料电池中任何一个单元电池发生故障或者性能降低时，整个燃料电池的性能就会降低。因此，有必要准确诊断燃料电池堆的状态，由于燃料电池的输出受燃料电池的内部条件影响，比如燃料电池干涸或浸水的状态可导致燃料电池寿命降低，而内阻能综合反应燃料电池内部温度、湿度及健康状态，所以对各单片燃料电池内阻进行监测是保障燃料电池安全、高效运行的关键。
目前，国内外采用的燃料电池内阻测量方法主要是断流法和交流阻抗谱法。由于断流法会对燃料电池系统产生较大的扰动。而交流阻抗法是一种利用小幅度交流电压或电流对燃料电池扰动，进行电化学测试，从而获得交流阻抗数据。对于一般的交流阻抗法来说，往往需要设计独立的激励源来产生扰动波形加到燃料电池两端，而激励源的设计通常比较复杂。同时，该方法会导致相应的输出产生波动。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种直流变换器及其控制方法，用于解决现有技术中燃料电池阻抗测量时会对燃料电池系统产生扰动以及激励源设计比较复杂的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种直流变换器，所述直流变换器包括：
直流变换电路，包括：
直流变换主电路，所述直流变换主电路的输入端与燃料电池电堆的输出端连接，所述直流变换主电路用于对所述燃料电池电堆的输出电压进行变换；以及
扰动电路，并联于所述直流变换主电路的输入端，所述扰动电路用于对所述燃料电池电堆的输出电压和输出电流进行扰动；以及
控制器，所述控制器分别与所述直流变换主电路及所述扰动电路耦接，所述控制器用于对所述扰动电路的扰动电流进行控制，以在所述燃料电池电堆的输出电压和输出电流中引入扰动，并获取所述燃料电池电堆的阻抗。
在一实施例中，所述扰动电路包括第二开关管、第三开关管、第二电感以及第二电容，其中，所述第二电感的一端与所述燃料电池电堆的阳极连接，所述第二电感的另一端分别与所述第二开关管的第一端和所述第三开关管的第二端连接，所述第三开关管的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第三开关管的第三端与所述控制器连接，所述第二电容的第二端和所述第二开关管的第二端分别与所述燃料电池电堆的阴极连接，所述第二开关管的第三端与所述控制器连接。
在一实施例中，所述直流变换主电路包括第一电感、第一二极管、第一开关管以及第一电容，其中，所述第一电感的一端与所述燃料电池电堆的阳极连接，所述第一电感的另一端分别与所述第一开关管的第一端和所述第一二极管的阳极连接，所述二极管的阴极分别与所述第一电容的一端和所述直流变换主电路的输出端连接，所述第一开关管的第二端与所述燃料电池电堆的阴极连接，所述第一开关管的第三端与所述控制器连接。
在一实施例中，所述控制器的扰动电流控制指令包括扫频信号。
在一实施例中，所述扫频信号包括阶梯状的扫频信号和频率合成的扫频信号。
在一实施例中，所述控制器通过电压电流双闭环控制方法控制所述扰动电路。
在一实施例中，所述控制器还用于对所述直流变换电路的输出电压进行解耦控制。
在一实施例中，所述控制器通过前馈加反馈复合控制方法控制所述直流变换电路的输出电压。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种直流变换器的控制方法，所述直流变换器的控制方法包括：
提供上述的直流变换器，所述直流变换器包括直流变换电路和控制器，其中，所述直流变换电路包括直流变换主电路和扰动电路；
控制所述扰动电路对燃料电池电堆的输出端施加扰动电流，以在所述燃料电池电堆的输出电压和输出电流中引入扰动。
在一实施例中，所述控制器通过电压电流双闭环控制方法控制所述扰动电路。
在一实施例中，通过所述控制器对所述直流变换电路的输出电压进行解耦控制。
在一实施例中，通过前馈加反馈复合控制方法控制所述直流变换电路的输出电压。
在一实施例中，通过扰动电流控制指令控制所述扰动电路对燃料电池电堆的输出端施加扰动电流，其中，所述扰动电流控制指令包括扫频信号。
在一实施例中，所述扫频信号包括阶梯状的扫频信号和频率合成的扫频信号。
利用本发明，通过在直流变换器(DC/DC变换器)内含一个简单扰动电路，在实现DCDC变换稳压的同时，实现了燃料电池阻抗的测量；
利用本发明，通过扰动电路代替激励源，不需要设计独立的激励源来产生扰动波形加到燃料电池电堆两端，结构简单，简化了激励源的设计；
在本发明中，扰动电路可以产生任意波形和频段范围地扫频信号，以此实现任意频段范围内燃料电池电堆端口电压和电流的准确测量，进而通过傅里叶分析实现不同频率下燃料电池电堆阻抗的计算；
利用本发明，通过协调解耦控制策略可以抑制主动扰动对负载电压(直流变换器的输出电压)带来影响。
附图说明
图1显示为本发明的直流变换器的电路拓扑结构示意图。
图2显示为本发明的直流变换器的DC/DC变换主电路的一种结构示意图。
图3显示为本发明的直流变换器的扰动电流的控制框图。
图4显示为本发明的直流变换器的输出电压的控制框图。
图5显示为本发明的一种用于侧燃料电池阻抗的扫频信号示意图。
图6显示为图5中椭圆所示区域的局部放大图。
图7显示为采用本发明的直流变换器对燃料电池电堆的输出电压扰动时，DC/DC变换器输出波形示意图。
图8显示为采用传统反馈控制对燃料电池电堆输出电压扰动时，DC/DC变换器的输出波形示意图。
图9显示为本发明的直流变换器的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1-9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，为了解决燃料电池内阻测量时会对燃料电池系统产生扰动以及激励源设计比较复杂的技术问题，本发明的实施例公开一种含燃料电池电堆3阻抗特征测量功能的DC/DC变换器(直流变换器)，包括DC/DC变换电路1(直流变换电路)和控制器2，其中，所述DC/DC变换电路1包括DC/DC变换主电路11(直流变换主电路)和扰动电路12。
如图1所示，所述DC/DC变换主电路11的输入端与燃料电池电堆3的输出端连接，所述DC/DC变换主电路11用于燃料电池发电系统(燃料电池电堆3)的输出电压变换；所述扰动电路12并联于所述DC/DC变换主电路11放入输入端，所述扰动电路12用于对燃料电池电堆3输出端施加小的谐波电流影响，以对所述燃料电池电堆3的输出电压Vi进行扰动；所述控制器2分别与所述直流变换主电路及所述扰动电路12耦接，所述控制器2一方面对扰动电路12的扰动电流IL进行控制，实现对燃料电池电堆3的输出电压Vi的扰动，并采样燃料电池电堆3的电压和电流，分析计算燃料电池电堆3的阻抗；另一方面对DC/DC变换器的输出电压V0进行协调解耦控制以避免扰动对DC/DC变换器的输出电压V0的影响。
图1标号11所指示的虚线框中示出了本发明的扰动电路12的一种具体电路。如图1所示，所述扰动电路12包括第二开关管(开关管Q2)、第三开关管(开关管Q3)、第二电感(电感L2)以及第二电容(电容C2)，其中，所述第二电感的一端与所述燃料电池电堆3的阳极(也叫正极)连接，所述第二电感的另一端分别与所述第二开关管的第一端和所述第三开关管的第二端连接，所述第三开关管的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第三开关管的第三端与所述控制器2连接，所述第二电容的第二端和所述第二开关管的第二端分别与所述燃料电池电堆3的阴极(也叫负极)连接，所述第二开关管的第三端与所述控制器2连接。
如图1所示，所述扰动电路12用于实现燃料电池电堆3的输出电压的主动扰动，具体为，在DC/DC变换主电路11输入端并联所述扰动电路12，控制扰动电路12的电容C2的电压UC、电感L2的电流IL(作为扰动电流)，控制指令电流I*为扰动电流控制指令，该指令电流为交流高频信号，电流IL含直流分量和交流扰动分量，且该电流馈入电堆直流母线，进而实现对燃料电池电堆3的输出电压Vi的主动扰动。
在本实施例中，如图1所示，所述开关管Q2、所述开关管Q3及后文将要介绍的开关管Q1(如图2所示)，可以采用绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)，由于IGBT关断时两端会产生高电压,若电压超过耐压值，IGBT会击穿,故需要在IGBT的集电极(作为第一端)和发射极(作为第二端)之间反并一个二极管，该二极管是用来将电压钳位，其中IGBT的栅极作为第三端。需要说明的是，在其他实施例中，所述开关管Q1、所述开关管Q2及所述开关管Q3也可以直接采用金属(metal)-氧化物(oxide)-半导体(semiconductor)场效应晶体管(简称MOS管)，当采用MOS管时，不需要反并二极管。
需要说明的是，本发明的扰动电路12可以产生任意波形和频段范围地扫频信号，以此实现任意频段范围内燃料电池电堆3端口电压和电流的准确测量，进而通过傅里叶分析实现不同频率下燃料电池电堆3阻抗的计算本发明通过在直流变换器(DC/DC变换器)内含一个简单扰动电路12，在实现DCDC变换稳压的同时，实现了燃料电池电堆3阻抗的测量；通过扰动电路12代替激励源，不需要设计独立的激励源来产生扰动波形加到燃料电池电堆两端，结构简单，简化了激励源的设计。
请参阅图1，在本实施例中，本发明的采样DC/DC变换电路1输入电流I1、扰动电路12的电感L2的电流IL、DC/DC变换主电路11的电流I2、DC/DC变换电路1的输出电压V0进入控制器2，所述控制器2协调两部分单元控制，一方面控制扰动电路12的扰动电流IL，另一方面对DC/DC变换电路1的输出电压V0进行解耦控制。
在本实施例中，所述控制器2可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。所述控制器2中编程存储有用于控制直流变换器的计算机程序，当所述控制器2执行该计算机程序时，可以实现对DC/DC变换器的控制。
需要说明的是，在本发明中，例如可通过将电流传感器设置在需要采集电流的主路或支路上，并将电流传感器与所述控制器2连接，所述电流传感器采集对应主路或支路上的电流，并将采集到的电流信号传输给控制器2，同理，例如可通过将电压传感器设置在需要采集电压的节点处，并将电压传感器与所述控制器2连接，所述电压传感器采集对应节点处的电压信号，并将采集到的电压信号传输给所述控制器2。
作为示例，例如为了采集扰动电路12的电感L2的电流IL，可在电感L2的支路上设置电流传感器CT1，用于采集电感L2的电流IL，并将采集到的信号传输给所述控制器2，需要说明的是，采集其它主电路和支路的电流传感器并未在图1以及图2中示出。
需要说明的是，如图1所示，为了采集DC/DC变换电路1的输出电压V0和采集电容C2的电压UC，分别在图1所示的符号V0及UC处(黑点处)设置电压传感器，以采集DC/DC变换电路1的输出电压V0和采集电容C2的电压UC，并将采集到的信号传输给所述控制器2。
在本发明中，所述控制器2通过电压电流双闭环控制方法控制所述扰动电路12。具体地，扰动电流IL的控制框图如图3所示，为电压环和电流环双闭环控制，所述电容C2的电压UC作为电压环反馈量，Uc*作为电压环参考量，指令电压Uc*的设定要大于燃料电池电堆3的最大输出电压，且为一定值，具体要能保证电流跟踪带宽和幅值要求。将所述电压环反馈量UC与参考量Uc*进行比较后经电压环调节器21输出作为电压环输出量Ic*，且所述电压环输出量Ic*作为电流环的前馈量，通过所述电压环控制可以使所述电容C2的电压UC保持稳定。所述电流环控制令指令电流I*和电流环前馈量Ic*相加，且将二者之和IL*作为电流环参考量，所述电流环参考量IL*和电流环反馈量IL进行比较后通过电流环调节器22进行控制，经电流环控制器2输出后进入PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)发生器23生成两路互补的PWM信号分别输入到直流变换电路1的扰动电路12的开关管Q2和开关管Q3的栅极中，用于控制开关管Q2和开关管Q3的通断。
在扰动电流IL的整个控制过程中，燃料电池电堆3两端电压Vi和电流I1会随着IL的变化而变化，即实现上文所说的主动扰动，同时，扰动电路12也并没有额外消耗输入的能量。
在本发明中，所述控制器2通过前馈加反馈复合控制方法(协调解耦控制策略)控制所述直流变换电路的输出电压V0。具体地，为了使所述DC/DC变换电路1能够稳定地输出，不受扰动影响，对DC/DC变换电路1采用扰动电流与DC/DC稳压互动协调解耦控制策略，该控制策略包含反馈项与前馈项。如图4所示，将DC/DC变换主电路11中的电流I2作为内环反馈变量、将输出电压V0作为外环反馈变量。同时，因为扰动会对DC/DC变换器的输出电压V0产生影响，且仅仅采用反馈回路进行控制时，不足以获得稳定输出，所以将扰动电流IL乘上前馈系数K1后，引入电流内环作为前馈量进行补偿，进而改善所述DC/DC变换器的抗扰动性能。
如图4所示，所述电压外环控制将参考电压V0*与外环反馈电压V0之差作为电压环调节器21的输入量，电压环调节器21计算得到电流内环的参考值I2*。所述前馈量对电流内环参考值I2*与反馈值I2之差进行补偿后进入电流环调节器22，经电流环调节器22输出后进入PWM发生器23生成PWM信号控制DC/DC变换器的输出电压V0(通过开关管Q1进行控制)，并使所述DC/DC变换器输出电压(负载4上的电压)不受扰动影响。
需要说明的是，应理解上述的电压环调节器21、电流环调节器22及PWM发生器23例如是一种按照逻辑功能划分的模块，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
在本实施例中，所述电压环调节器21、电流环调节器22及PWM发生器23集成在控制器2中，在实现过程中，以上各个模块可以通过控制器2中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
所述DC/DC变换主电路11可以为任意的DC/DC电路拓扑，因此不同的DC/DC电路拓扑中，所述反馈电流I2流过的支路不同。图2示出了本发明中的DC/DC变换主电路11的一种示例图，此时所述反馈电流I2为流过电感L2的电流。
如图2所示，所述DCDC变换主电路包括电感L1(第一电感)、二极管D1(第一二极管)、开关管Q1(第一开关管)以及电容C1(第一电容)，其中，所述电感L1的一端与所述燃料电池电堆3的阳极连接，所述电感L1的另一端分别与所述开关管Q1的第一端和所述二极管D1的阳极连接，所述二极管D1的阴极分别与所述电容C1的一端和所述DCDC变换主电路的输出端连接，所述开关管Q1的第二端与所述燃料电池电堆3的阴极连接，所述开关管Q1的第三端与所述控制器2连接。
在本发明中，DC/DC变换器通过扰动电路12对燃料电池电堆3的输出端施加小的谐波电流影响，其中，扰动指令电流I*可以为任意波形和频率的交流小信号，但为提高燃料电池电堆3的阻抗测量精度和稳定性，可以通过控制器2设定扰动指令电流I*具体为阶梯状的扫频信号、频率合成的扫频信号或者其他任意波形的扫频信号，以此实现任意频段范围内燃料电池电堆3的输出端口电压和电流的准确测量，进而通过傅里叶分析实现不同频率下燃料电池电堆3阻抗的计算。
图5示出了本实施例中扰动指令电流I*具体为阶梯状扫频信号的示意图，其中横坐标为时间，纵坐标为扰动指令电流I*的频率，图6是图5中圆圈所示区域的局部放大图。在t0-t1时，设定扰动指令电流I*的频率为f1，待燃料电池电堆3输出稳定后，采样燃料电池电堆3输出电压Vi、端口电流Ii，将输出电压和端口电流进行傅里叶变换后提取为f1处的电压电流分量Vi(f1)和Ii(f1)，求出燃料电池电堆3在频率f1处的阻抗Z(f1)。在t1-t2阶段，设定指令电流I*的频率变为f2，燃料电池电堆3输出稳定后，采样燃料电池电堆3输出电压Vi、端口电流Ii，将输出电压和端口电流进行傅里叶变换后提取为f2处的电压电流分量Vi(f2)和Ii(f2)，求出燃料电池电堆3在频率f2处的阻抗Z(f2)。之后不断重复上述步骤并继续增大扰动指令电流I*的频率至fn，在tn1时刻最终获得频率f1至fn的扫频信号和燃料电池电堆3阻抗值。并且由于频率变化的方式是阶梯形，所以每一次频率变化后都会有足够的时间获得准确的燃料电池电堆3输出电压和端口电流，进而获得更加准确的燃料电池电堆3频谱阻抗特性。
如图7、8所示，分别为本实施例扰动电路12产生扰动时，DC/DC变换器的输出波形和采用传统反馈控制时DC/DC变换器的输出波形。参见图7和图8，V0为DC/DC变换器输出电压，I1为燃料电池电堆3输出电流，Vi为燃料电池电堆3输出电压，IL为扰动电流，UC为电容C2的电压，在t0-t1时刻，没有扰动，此时不论采用本实施例控制策略还是传统反馈控制策略，DC/DC变换器的输出均很稳定；在t1-t2时刻，扰动电流IL以频率f1进行扰动，此时燃料电池电堆3输出电流I1和电压Vi也出现了频率为f1的波动；在t2时刻扰动电流以频率f2进行扰动，此时燃料电池电堆3输出电流I1和电压Vi的波动频率变为f2；在t3时刻扰动电流以频率f3进行扰动，此时燃料电池电堆3输出电流I1和电压Vi的波动频率变为f3；在t4时刻扰动电流以频率f4进行扰动，此时燃料电池电堆3输出电流I1和电压Vi的波动频率变为f4，故而可以通过燃料电池电堆3输出电流和电压计算出燃料电池电堆3在不同频率下的谐波阻抗特征，其中，f1-f5依次增大。且由图8可知，采用传统反馈控制策略时，DC/DC变换器输出电压V0会受扰动影响，从而跟随扰动电流IL的频率变化产生相应的波动，而从图7可知，当采用本实施例中协调解耦控制策略时，DC/DC变换器在产生扰动前后均能够保持稳定输出，不受扰动影响，可见本实施例中的扰动电流与DC/DC稳压互动协调解耦控制策略能够抑制扰动对负载电压的影响。需要说明的是，在图5及图6中的频率符号f1-f5与图7和图8中的频率符号f1-f5并不是对应关系，只是为了便于说明，同样的，图5及图6中的时间符号t1-t4与图7和图8中的时间符号t1-t4并不是对应关系。
如图9所示，本发明还公开一种直流变换器的控制方法，所述直流变换器的控制方法包括，步骤S10、提供上述图1-8所示的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器包括DC/DC变换电路1和控制器2，其中，所述DC/DC变换电路1包括DC/DC变换主电路11和扰动电路12；步骤S20、控制所述扰动电路12对燃料电池电堆3的输出端施加扰动电流，以在所述燃料电池电堆3的输出电压中引入扰动；步骤S30，通过所述控制器2对所述DC/DC变换电路1的输出电压进行解耦控制。具体的控制过程详见上文相关部分的描述，在次不做赘述。
在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。
在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inan embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。
还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。
另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。
如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。
本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。
Claims (10)
1.一种直流变换器，其特征在于，包括：
直流变换电路，包括：
直流变换主电路，所述直流变换主电路的输入端与燃料电池电堆的输出端连接，所述直流变换主电路用于对所述燃料电池电堆的输出电压进行变换；以及
扰动电路，并联于所述直流变换主电路的输入端，所述扰动电路用于对所述燃料电池电堆的输出电压和输出电流进行扰动；以及
控制器，所述控制器分别与所述直流变换主电路及所述扰动电路耦接，所述控制器用于对所述扰动电路的扰动电流进行控制，以在所述燃料电池电堆的输出电压和输出电流中引入扰动，并获取所述燃料电池电堆的阻抗。
2.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述扰动电路包括第二开关管、第三开关管、第二电感以及第二电容，其中，所述第二电感的一端与所述燃料电池电堆的阳极连接，所述第二电感的另一端分别与所述第二开关管的第一端和所述第三开关管的第二端连接，所述第三开关管的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第三开关管的第三端与所述控制器连接，所述第二电容的第二端和所述第二开关管的第二端分别与所述燃料电池电堆的阴极连接，所述第二开关管的第三端与所述控制器连接。
3.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述直流变换主电路包括第一电感、第一二极管、第一开关管以及第一电容，其中，所述第一电感的一端与所述燃料电池电堆的阳极连接，所述第一电感的另一端分别与所述第一开关管的第一端和所述第一二极管的阳极连接，所述二极管的阴极分别与所述第一电容的一端和所述直流变换主电路的输出端连接，所述第一开关管的第二端与所述燃料电池电堆的阴极连接，所述第一开关管的第三端与所述控制器连接。
4.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述控制器的扰动电流控制指令包括扫频信号。
5.根据权利要求4所述的直流变换器，其特征在于，所述扫频信号包括阶梯状的扫频信号和频率合成的扫频信号。
6.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述控制器通过电压电流双闭环控制方法控制所述扰动电路。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的直流变换器，其特征在于，所述控制器还用于对所述直流变换电路的输出电压进行解耦控制。
8.根据权利要求7所述的直流变换器，其特征在于，所述控制器通过前馈加反馈复合控制方法控制所述直流变换电路的输出电压。
9.一种直流变换器的控制方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1所述的直流变换器，所述直流变换器包括直流变换电路和控制器，其中，所述直流变换电路包括直流变换主电路和扰动电路；
控制所述扰动电路对燃料电池电堆的输出端施加扰动电流，以在所述燃料电池电堆的输出电压和输出电流中引入扰动。
10.根据权利要求9所述的直流变换器的控制方法，其特征在于，通过所述控制器对所述直流变换电路的输出电压进行解耦控制。
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