一种具有恒流恒功率的电子负载控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于测试燃料电池的电子负载控制器，该电子负载控制器包括有ＤＳＰ处理器、Ｄ／Ａ转换器、第一驱动电路、第二驱动电路、保护电路和等效阻抗电路；其中，ＤＳＰ处理器、Ｄ／Ａ转换器、第一驱动电路、第二驱动电路和保护电路形成电子负载的控制电路部分；等效阻抗电路设置在燃料电池与控制电路之间。通过ＤＳＰ处理器对接收的电压和电流信息进行相关联处理，使得在第一功率开关管Ｔ１和第二功率开关管Ｔ２开通与关断的整个周期中，实现燃料电池输出电流和输出功率的控制，并且也解决了测试过程中燃料电池堆工作进入浓差极化区，需要对其进行欠压保护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于燃料电池测试系统的电子负载控制器。
技术介绍
在2007年12月的大连理工大学的硕士学位论文中公开了 "微小型燃料电池测试 系统研究"。在第13、14页中说明了电子负载属于燃料电池测试系统的一部分。电子负载 负责模拟各种情况下负载的变化，同时监测和控制燃料电池的输出电压、电流、功率和负载 的电阻变化等运行参数。 在2007年5月的成都电子科技大学的硕士学位论文中公开了"一种燃料电池测试 系统的电子负载设计"。在第7、8、9页中说明了电子负载的构成。 燃料电池堆输出特性的主要考核指标包括有输出外特性曲线和动态响应速度。外 特性曲线是指其输出电流和电压的伏安特性曲线，其单体电压外特性曲线可以划分为活化 区、欧姆极化区和浓差极化区，如图2所示。活化区是指在燃料电池加载起始阶段，其输出 电压下降较快；在起始阶段之后进入欧姆极化区，输出电压随输出电流增加而近似线性下 降；当输出电压降低到一定程度时，此时若进一步增大燃料电池的输出电流(功率)，则有 可能使燃料电池超过其使用极限，影响使用寿命，这个区域被称为浓差极化区；动态响应速 度是指燃料电池堆输出电流(功率)跟随变化目标值的响应速度。 燃料电池堆外特性曲线趋势与单体电压外特性曲线类似，具体参数与堆内部单体 电池数量、组合方式和衰减程度有关，这使得不同电堆输出特性存在较大差异。而燃料电池 堆外特性曲线对整车控制有着重要的参考价值，因此出厂前有必要进行测试，以确保电堆 能满足当前整车控制的要求。欲绘制出其输出特性曲线，就必须搭建一套能实时改变燃料 电池堆输出电流和功率的测试平台。以往的测试是通过台架试验模拟整车动力系统构型实 现的，实际装车后基于能量混合型动力系统构型的燃料电池城市客车采用DC/DC变换器控 制燃料电池堆输出的能量流动，这种控制主要是针对DC/DC输出电压和电流而言的，并没 有对燃料电池堆输出电流，即DC/DC变换器输入电流进行控制；对于燃料电池输出功率的 调节虽然可以通过控制DC/DC变换器输出电流调节DC/DC变换器输出功率实现，但由于DC/ DC变换器效率受输入输出电压和输出功率等因素影响而浮动较大，并不能真实反应燃料电 池堆输出功率。此外，为了避免测试过程中燃料电池堆工作进入浓差极化区，需要对其进行 欠压保护，即当燃料电池堆输出电压低于某值时自动关闭输出。这就要求电子负载控制器 具备输入欠压保护功能并可以随时在线设定欠压值以适应多种规格的燃料电池堆。 在燃料电池测试系统中设计电子负载，是为了测试燃料电池堆的外特性。然而现 有的电子负载不能适用于不同规格的燃料电池堆的外特性测试，故本专利技术设计一种能够进 行大功率、且适于不同规格的电子负载控制器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有恒流恒功率的电子负载控制器，该电子负载控制器4中增设了等效阻抗电路，该等效阻抗电路设置在燃料电池与电子负载控制器的控制电路之 间。 本专利技术的一种具有恒流恒功率的电子负载控制器，包括有等效阻抗电路、DSP处理 器、D/A转换器、第一驱动电路、第二驱动电路、保护电路，其中，DSP处理器、D/A转换器、第 一驱动电路、第二驱动电路和保护电路形成电子负载的控制电路部分；该等效阻抗电路设 置在燃料电池与控制电路之间。 所述的等效阻抗电路包括有电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器、第一 滤波电感b、第二滤波电感k、第三滤波电感Ly第四滤波电感k、第一滤波电容Q、第二滤 波电容G、第三滤波电容Q、第一功率开关管1\、第二功率开关管L、第一功率二极管D^第 二功率二极管D2和功率电阻R。燃料电池的输出正极分别与第一滤波电感1^的1端和第 二滤波电感^的1端连接，燃料电池的输出负极分别与第一滤波电容Q的2端和第二滤波 电容C2的2端连接；电压传感器连接在燃料电池的输出正极与负极之间；第一电流传感器 套接在燃料电池的输出正极与第一滤波电感^的1端之间；第二电流传感器套接在燃料电 池的输出正极与第二滤波电感1^的1端之间；第一滤波电感1^的2端分别与第一滤波电容 Q的1端和第一功率开关管1\的集电极连接；第二滤波电感L2的2端分别与第二滤波电容C2的1端和第二功率开关管T2的集电极连接；第一功率开关管L的发射极分别与第一功率二极管D工的阴极和第三滤波电感L3的1端连接，第一功率开关管1\的基极与第一驱动 电路连接；第一功率二极管D工的阳极连接在燃料电池的输出负极上；第二功率开关管T2的 发射极分别与第二功率二极管02的阴极和第四滤波电感L4的1端连接，第二功率开关管L 的基极与第二驱动电路连接；第二功率二极管02的阳极连接在燃料电池的输出负极上；第 三滤波电感L3的2端与第四滤波电感L4的2端连接后，且与第三滤波电容C3的1端连接， 第三滤波电容C3的2端连接在燃料电池的输出负极上，电阻R与第三滤波电容C3并联。 所述的具有恒流恒功率的电子负载控制器，其中第一滤波电感k与第一滤波电容Q形成A滤波电路，该A滤波电路能够保障燃料电池正极端输出电流的连续可控性；第二滤 波电感L2与第二滤波电容C2形成B滤波电路，该B滤波电路能够保障燃料电池正极端输出 电流的连续可控性。 所述的具有恒流恒功率的电子负载控制器，其中第三滤波电感1^与第三滤波电容 C3形成C滤波电路，该C滤波电路为低通滤波，即滤除经第一功率开关管1\和第一功率二 极管D工输出的高频分量，得到直流分量。 所述的具有恒流恒功率的电子负载控制器，其中第四滤波电感L4与第三滤波电容 C3形成D滤波电路，该D滤波电路为低通滤波，即滤除经第二功率开关管T2和第二功率二 极管D2输出的高频分量，得到直流分量。 所述的具有恒流恒功率的电子负载控制器，其中第一功率开关管1\、第一功率二 极管Dp第三滤波电感1^和第三滤波电容Q形成单路Buck电路；第二功率开关管L、第二 功率二极管Dy第四滤波电感L4和第三滤波电容C3形成另一单路Buck电路。 本专利技术电子负载控制器的优点在于 ①在Buck电路前级添加了滤波电感和电容，保证了输入电流连续可控。 ②采用双路并联拓扑结构大大降低了电压电流应力，增加了电源的可靠性和安全工作范围。5 ③本专利技术设计的电子负载控制器可以适用于输出功率为0 100kW、输出电压为0 600V、输出电流为0 300A的燃料电池堆测试，实现燃料电池输出恒流和恒功率控制，电流误差不超过0. 3A，功率误差不超过0. lkW。附图说明 图1是本专利技术电子负载控制器的结构框图。 图2是燃料电池单体电压输出特性曲线。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。 参见图1所示，本专利技术是一种适用于燃料电池的具有恒流恒功率的电子负载控制器，该电子负载控制器包括有DSP处理器、D/A转换器、第一驱动电路、第二驱动电路、保护电路和等效阻抗电路；其中，DSP处理器、D/A转换器、第一驱动电路、第二驱动电路和保护电路形成电子负载的控制电路部分；等效阻抗电路设置在燃料电池与控制电路之间。计算机(运行有IXXAT V2. 2软件)用于监测燃料电池的状态，同时给电子负载控制器发送指令。计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。最低配置为CPU本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有恒流恒功率的电子负载控制器，包括有ＤＳＰ处理器、Ｄ／Ａ转换器、第一驱动电路、第二驱动电路、保护电路，其中，ＤＳＰ处理器、Ｄ／Ａ转换器、第一驱动电路、第二驱动电路和保护电路形成电子负载的控制电路部分；其特征在于：还包括有等效阻抗电路，该等效阻抗电路设置在燃料电池与控制电路之间；等效阻抗电路包括有电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器、第一滤波电感Ｌ↓［１］、第二滤波电感Ｌ↓［２］、第三滤波电感Ｌ↓［３］、第四滤波电感Ｌ↓［４］、第一滤波电容Ｃ↓［１］、第二滤波电容Ｃ↓［２］、第三滤波电容Ｃ↓［３］、第一功率开关管Ｔ↓［１］、第二功率开关管Ｔ↓［２］、第一功率二极管Ｄ↓［１］、第二功率二极管Ｄ↓［２］和功率电阻Ｒ。燃料电池的输出正极分别与第一滤波电感Ｌ↓［１］的１端和第二滤波电感Ｌ↓［２］的１端连接，燃料电池的输出负极分别与第一滤波电容Ｃ↓［１］的２端和第二滤波电容Ｃ↓［２］的２端连接；电压传感器连接在燃料电池的输出正极与负极之间；第一电流传感器套接在燃料电池的输出正极与第一滤波电感Ｌ↓［１］的１端之间；第二电流传感器套接在燃料电池的输出正极与第二滤波电感Ｌ↓［２］的１端之间；第一滤波电感Ｌ↓［１］的２端分别与第一滤波电容Ｃ↓［１］的１端和第一功率开关管Ｔ↓［１］的集电极连接；第二滤波电感Ｌ↓［２］的２端分别与第二滤波电容Ｃ↓［２］的１端和第二功率开关管Ｔ↓［２］的集电极连接；第一功率开关管Ｔ↓［１］的发射极分别与第一功率二极管Ｄ↓［１］的阴极和第三滤波电感Ｌ↓［３］的１端连接，第一功率开关管Ｔ↓［１］的基极与第一驱动电路连接；第一功率二极管Ｄ↓［１］的阳极连接在燃料电池的输出负极上；第二功率开关管Ｔ↓［２］的发射极分别与第二功率二极管Ｄ↓［２］的阴极和第四滤波电感Ｌ↓［４］的１端连接，第二功率开关管Ｔ↓［２］的基极与第二驱动电路连接；第二功率二极管Ｄ↓［２］的阳极连接在燃料电池的输出负极上；第三滤波电感Ｌ↓［３］的２端与第四滤波电感Ｌ↓［４］的２端连接后，且与第三滤波电容Ｃ↓［３］的１端连接，第三滤波电容Ｃ↓［３］的２端连接在燃料电池的输出负极上，电阻Ｒ与第三滤波电容Ｃ↓［３］并联。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：齐铂金，杜青，徐国宁，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]