CN111682759B - 一种燃料电池dc-dc变换器运行控制方法、计算机可读存储介质及燃料电池 - Google Patents

一种燃料电池dc-dc变换器运行控制方法、计算机可读存储介质及燃料电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池DC‑DC变换器运行控制方法、计算机可读存储介质及燃料电池，燃料电池系统运行后，通过检测DC‑DC变换器实时输出功率和燃料电池实时传输功率，当DC‑DC变换器实时输出功率和燃料电池实时传输功率之间满足判断标准则进入保护逻辑控制，同时检测DC‑DC变换器的输入电流获得电流值和输入功率获得功率值，当检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC‑DC变换器输入电压，进而调整系统占空比。通过检测燃料电池能源供给功率和输出电流，计算输入电压，调整占空比，可以保证燃料电池运行稳压输出，同时减少了燃料电池DC‑DC变换器输入电压电流采样环节，降低了检测成本。

Description

一种燃料电池DC-DC变换器运行控制方法、计算机可读存储介 质及燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池DC-DC变换器运行控制方法、计算机可读存储介质及燃料电池。
背景技术
随着我国制氢、储氢技术的快速发展，氢燃料电池发电技术突飞猛进，凭借高转换效率和绿色清洁无污染的优势被普遍认为具有广阔发展前景的发电技术，也一度成为继火力发电、水力发电、核能发电之后的第四代发电方式。
氢燃料电池是将氢能通过电化学有机反应转化为电能的一种电化学装置，在某一恒定温度和湿度环境下，通过控制氢气量和空气气体流速度来调节燃料电池功率输出。然而，氢燃料电池受到膜电极活化面积、催化剂等因素的限制，在实现功率输出的过程中是呈现动态平衡的。此外，从微观来讲，氢气进气量和空气气流速度也是动态平衡的，这样也增加燃料电池功率输出的不稳定性。氢燃料电池非无限大发电系统，功率输出特性偏软，可变负载也会削弱燃料电池稳定性。
鉴于此，国内研究提出了许多保护措施控制方法，如公开专利号CN105966255A公布了燃料电池汽车外置功率变换器的保护措施控制方法，公开专利号CN 207853764 U公布了燃料电池通过DC-DC变换器微处理器实现保护措施的控制方法。这些保护措施控制方法都是借助外界设备实现保护措施的，但从未从燃料电池自身控制流程角度实现保护措施控制方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种功率电流控制的氢能燃料电池DC-DC变换器保护技术控制方法，控制对象为氢燃料电池DC-DC变换器，保护对象为氢能燃料电池，氢燃料电池DC-DC变换器通过检测氢燃料电池能源供给功率和输入电流，计算得知输入电压，控制输出电压稳定。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种燃料电池DC-DC变换器运行控制方法，燃料电池系统运行后，通过检测DC-DC变换器实时输出功率和燃料电池实时传输功率，当DC-DC变换器实时输出功率和燃料电池实时传输功率之间满足判断标准则进入保护逻辑控制，同时检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值和输入功率获得功率值，当检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压，进而调整系统占空比。通过检测燃料电池能源供给功率和输出电流，计算输入电压，调整占空比，可以保证燃料电池运行稳压输出，同时减少了燃料电池DC-DC变换器输入电压电流采样环节，降低了检测成本。
进一步的，所述当DC-DC变换器实时输出功率和燃料电池实时传输功率之间满足判断标准则进入保护逻辑控制具体为：检测DC-DC变换器实时输出功率Pout和燃料电池实时传输功率Pin，当Pout≥a*Pin，则进入保护逻辑控制，其中a为预设的比例系数。在进行下一步检测之前，设置一个判断条件，当满足判断条件才进入保护逻辑控制，否则就不进入，可以避免了不必要的检测浪费能耗，同时也可以提高检测的准确率和有效率。
进一步的，所述检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压具体为： 检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值I和输入功率获得功率值P，当I=I1，且P4＜P≤P3，则计算DC-DC变换器输入电压V=P/I，其中I1为正常运行时的最小运行电流，P3为启动运行时的启动功率，P4为正常运行时的最小运行功率。
进一步的，所述检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压具体为： 检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值I和输入功率获得功率值P，当I1≤I＜I2，且P4≤P＜P1，则计算DC-DC变换器输入电压V=P/I，其中I2为运行在最大功率时的截止运行电流，P1为正常运行时的最大运行功率。
进一步的，所述检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压具体为：检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值I和输入功率获得功率值P，当I2≤I＜I3，且P = P1，则计算DC-DC变换器输入电压V=P/I，其中I3为正常运行时的最大运行电流。
进一步的，所述检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压具体为： 检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值I和输入功率获得功率值P，当I= I3，且P2≤P＜P1，则计算DC-DC变换器输入电压V=P/I。
进一步的，所述进入保护逻辑控制具体为：同时检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值和输入功率获得功率值，当检测到的电流值和功率值不能同时满足判断条件则判断传输上位机软件故障。将不同阶段故障划分为类型，制定了一系列的保护方法去快速鉴别故障发生，并作出迅速的上位机故障使能，易于判别故障类型，增加易于判别故障类型，增加故障可控性，改善了保护技术制方案。
进一步的，所述进而调整系统占空比具体为：调整系统占空比Duty=VN/V，其中VN为额定输出电压，V为计算输入电压。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现以上任一项所述的燃料电池DC-DC变换器运行控制方法。
一种燃料电池，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现以上任一项所述的燃料电池DC-DC变换器运行控制方法。
本发明提供的一种燃料电池DC-DC变换器运行控制方法、计算机可读存储介质及燃料电池的有益效果在于：通过检测氢燃料电池能源供给功率和输入电流，计算得知输入电压，控制输出电压稳定；减少了氢燃料电池DC-DC变换器输入电压电流采样环节，降低了成本；将不同阶段故障划分为类型，制定了一系列的保护方法去快速鉴别故障发生，并作出迅速的上位机故障使能；易于判别故障类型，增加易于判别故障类型，增加故障可控性，改善了保护方案。
附图说明
图1为本发明流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1：一种燃料电池DC-DC变换器运行控制方法。
如图1所示，一种燃料电池DC-DC变换器运行控制方法，具体如下：
燃料电池系统初始化后，系统处于待机状态，当检测到请求运行指令后，系统运行，未接受到请求运行指令则继续维持待机状态；
系统运行后，DC-DC变换器运行，检测上级系统下发的输出功率和输出电流（即为DC-DC变换器的输入功率和输入电流）作为参考量，同时也检测DC-DC变换器的输出电压作为参考量，输出电流作为控制输出量，其中功率参数P1，P2，P3，P4，电流参数I1，I2，I3。
其中，I3为正常运行时的最大运行电流，I2为运行在最大功率时的截止运行电流，I1为正常运行时的最小运行电流；P1为正常运行时的最大运行功率，P2为停止运行时的截止功率，P3为启动运行时的启动功率，P4为正常运行时的最小运行功率，I为氢能燃料电池实时传输电流，P为氢能燃料电池实时传输功率，Pout为DC-DC变换器实时输出功率，V为计算输入电压，VN为额定输出电压。
DC-DC变换器的输入功率和输入电流是通过CAN通讯接收氢能燃料电池电堆系统的输出功率和输出电流数据，当DC-DC变换器实时输出功率大于0.9倍的氢能燃料电池实时传输功率，即Pout≥a*Pin，若检测到DC-DC变换器输入电流的值为I = I1，同时检测DC-DC变换器的输入功率的值P4＜P≤P3，则通过运算得知计算输入电压V = P/I，即控制占空比为Duty = VN/V，实现该控制端稳压输出。若检测DC-DC变换器的输入功率的值不在P4＜P≤P3范围内，传输上位机软件故障使能。
若检测到DC-DC变换器输入电流的值为I1≤I＜I2，同时检测DC-DC变换器的输入功率的值P4≤P＜P1，则通过运算得知计算输入电压V = P/I，即控制占空比为Duty = VN/V，实现该控制端稳压输出。若检测DC-DC变换器的输入功率的值不在P4≤P＜P1范围内，传输上位机软件故障使能。
若检测到DC-DC变换器输入电流的值为I2≤I＜I3，同时检测DC-DC变换器的输入功率的值P = P1，则通过运算得知计算输入电压V = P/I，即控制占空比为Duty = VN/V，实现该控制端稳压输出。若检测DC-DC变换器的输入功率的值不在P = P1范围内，传输上位机软件故障使能。
若检测到DC-DC变换器输入电流的值为I = I3，同时检测DC-DC变换器的输入功率的值P2≤P＜P1，则通过运算得知计算输入电压V = P/I，即控制占空比为Duty = VN/V，实现该控制端稳压输出。若检测DC-DC变换器的输入功率的值不在P2≤P＜P1范围内，传输上位机软件故障使能。
实施例2：一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器调用时实现实施例1所述的燃料电池DC-DC变换器运行控制方法。
实施例3：一种燃料电池。
一种燃料电池，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器调用时实现实施例1所述的燃料电池DC-DC变换器运行控制方法。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种燃料电池DC-DC变换器运行控制方法，其特征在于，燃料电池系统运行后，通过检测DC-DC变换器实时输出功率和燃料电池实时传输功率，当DC-DC变换器实时输出功率和燃料电池实时传输功率之间满足判断标准则进入保护逻辑控制，同时检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值和输入功率获得功率值，当检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压，进而调整系统占空比；
所述当DC-DC变换器实时输出功率和燃料电池实时传输功率之间满足判断标准则进入保护逻辑控制具体为：检测DC-DC变换器实时输出功率Pout和燃料电池实时传输功率Pin，当Pout≥a*Pin，则进入保护逻辑控制，其中a为预设的比例系数；
所述检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压具体为： 检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值I和输入功率获得功率值P，当I=I1，且P4＜P≤P3，则计算DC-DC变换器输入电压V=P/I，其中I1为正常运行时的最小运行电流，P3为启动运行时的启动功率，P4为正常运行时的最小运行功率；
所述检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压具体为： 检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值I和输入功率获得功率值P，当I1≤I＜I2，且P4≤P＜P1，则计算DC-DC变换器输入电压V=P/I，其中I2为运行在最大功率时的截止运行电流，P1为正常运行时的最大运行功率；
所述检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压具体为： 检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值I和输入功率获得功率值P，当I2≤I＜I3，且P= P1，则计算DC-DC变换器输入电压V=P/I，其中I3为正常运行时的最大运行电流；
所述检测到的电流值和功率值同时满足判断条件则计算DC-DC变换器输入电压具体为： 检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值I和输入功率获得功率值P，当I = I3，且P2≤P＜P1，则计算DC-DC变换器输入电压V=P/I；
所述进入保护逻辑控制具体为：同时检测DC-DC变换器的输入电流获得电流值和输入功率获得功率值，当检测到的电流值和功率值不能同时满足判断条件则判断传输上位机软件故障。
2.如权利要求1所述的燃料电池DC-DC变换器运行控制方法，其特征在于，所述进而调整系统占空比具体为：调整系统占空比Duty=VN/V，其中VN为额定输出电压，V为计算输入电压。
3.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器调用时实现权利要求1-2任一项所述的燃料电池DC-DC变换器运行控制方法。
4.一种燃料电池，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器调用时实现权利要求1-2任一项所述的燃料电池DC-DC变换器运行控制方法。
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