【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器及其控制方法，属于燃料电池汽车设计领域。
技术介绍
1、根据蓄电池连接到高压母线的方式，燃料电池汽车的拓扑结构一般分为单向dc-dc结构和双向dc-dc结构，然而这两种拓扑结构存在以下问题：
2、如图1所示，单向dc-dc结构是将蓄电池直接并联在高压母线两侧，不需要单独的dc-dc变换器。这种结构的优点在于结构简单、成本较低，但由于蓄电池直接挂接在高压母线上，高压母线电压会随着蓄电池的剩余电量不同而发生较大范围的变化，从而给电机设计造成一定困难。此外，由于该结构仅有一个dc-dc变换器，蓄电池和燃料电池的功率分配只能通过调节高压母线电压来间接控制，无法实现能量直接解耦控制。
3、如图2所示，双向dc-dc结构是为燃料电池和蓄电池分别配备了dc-dc变换器，也即燃料电池和蓄电池分别通过一个dc-dc变换器与高压母线相连。这种结构的优点在于高压母线电压较为恒定，且方便解耦控制燃料电池和蓄电池的功率分配，但缺点在于体积大，成本高。
技术实现思路
1、针对目前商用燃料电池汽车电气系统中母线电压波动较大、功率无法解耦控制等问题，本专利技术的目的是提供一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器及其控制方法，在满足高压母线电压恒定、功率解耦控制的同时，降低了变换器的体积和成本。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，所述三端口变
4、进一步，所述原边交错并联boost电路包括并联连接的第一boost支路和第二boost支路，且所述第一boost支路和第二boost支路相位相差180°。
5、进一步，所述第一boost支路包括第一耦合电感、第一原边上开关管和第一原边下开关管，第二boost支路包括第二耦合电感、第二原边上开关管和第二原边下开关管；
6、所述第一耦合电感和第二耦合电感的一端并联后作为输入侧与燃料电池汽车内燃料电池电堆正极连接；
7、所述第一耦合电感的另一端同时连接所述第一原边上开关管的源极端和第一原边下开关管的漏极端；
8、所述第二耦合电感的另一端同时连接第二原边上开关管的源极端和第二原边下开关管的漏极端；
9、所述第一原边上开关管的漏极端和第二原边上开关管的漏极端并联后作为输出侧与燃料电池汽车内蓄电池的正极连接；
10、所述第一原边下开关管的源极端和第二原边下开关管的源极端并联后分别与燃料电池汽车的燃料电池电堆负极和蓄电池的负极连接；
11、所述第一耦合电感和第二耦合电感的原边分别作为第一boost支路和第二boost支路的滤波电感；
12、所述第一耦合电感和第二耦合电感的副边反向串联后，漏感折合到所述副边移相全桥。
13、进一步，所述副边移相全桥包括第三耦合电感、第四耦合电感以及移相全桥；
14、所述第三耦合电感和第四耦合电感串联连接后两端分别与所述移相全桥的中点处连接，且所述第三耦合电感与所述原边交错并联boost电路中的第一耦合电感的副边相耦合，所述第四耦合电感与原边交错并联boost电路中的第二耦合电感相耦合；所述移相全桥用于移相。
15、进一步，所述移相全桥包括并联连接的第一移相支路、第二移相支路和电容支路；
16、所述第一移相支路包括串联连接的第一副边上开关管和第一副边下开关管，且所述第一副边上开关管和第一副边下开关管的连接处作为移相全桥的其中一个中点；
17、所述第二移相支路包括串联连接的第二副边上开关管和第二副边下开关管，且所述第二副边上开关管和第二副边下开关管的连接处作为所述移相全桥的另一个中点；两中点分别与所述第三耦合电感和第四耦合电感相连；
18、所述电容支路上连接有电容，且所述电容两端与高压母线或负载相连。
19、进一步，所述第一副边上开关管和第一副边下开关管占空比均为0.5，两者导通时间均为0.5t；所述第二副边上开关管和第二副边下开关管的占空比均为0.5，两者导通时间均为0.5t。
20、进一步，所述副边移相全桥中还设置有移相电感，所述移相电感与所述第三耦合电感、第四耦合电感串联连接。
21、第二方面，本专利技术提供一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器的控制方法，包括以下步骤：
22、将三端口变换器中的原边交错并联boost电路的输入侧和输出侧分别连接燃料电池汽车燃料电池电堆和蓄电池；副边移相全桥的输出侧连接高压母线或负载；
23、对蓄电池上的电压和负载上的电压进行采集，并基于电压采集结果，对原边交错并联boost电路的占空比以及副边移相全桥的移相角进行控制。
24、进一步，所述对蓄电池上的电压和负载上的电压进行采集，并基于电压采集结果，对原边交错并联boost电路的占空比以及副边移相全桥的移相角进行控制，包括：
25、对蓄电池上的电压和负载上的电压进行采集；
26、根据电压采集结果，对原边交错并联boost电路的占空比进行设计，使得蓄电池的电压维持在预设范围内；
27、对副边移相全桥的移相角进行控制，使得副边移相全桥输出到负载的电压大小满足预设要求。
28、进一步，所述对副边移相全桥的移相角进行控制，使得副边移相全桥输出到负载的电压大小满足预设要求，包括：
29、对副边移相全桥两侧的电压进行计算；
30、假设两侧的电压分别为和，则的电压幅值表示为：
31、
32、其中，为原边电压的电压幅值，n为变压器变比，为原边交错并联boost电路的输入电压，为原边交错并联boost电路的占空比；
33、电压的电压幅值等于移相全桥的输出电压：
34、
35、其中，为移相全桥的输出电压，也就是三端口变换器负载上的电压；
36、对和电压波形的移相角进行调节，使得副边移相全桥输出到负载的电压大小满足预设要求。
37、本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
38、1、本专利技术由于设计了新型的三端口变换器，该变换器避免了两个独立dc-dc变换器体积大、成本高的缺点。该变换器的三个端口分别连接燃料电池电堆、蓄电池和高压母线（负载），可以实现能量在三个不同的端口之间流动，从而可以解耦控制燃料电池和蓄电池之间的功率分配；
39、2、本专利技术由于通过三端口变换器分别将燃料电池电堆和蓄电池与高压母线相连，使得蓄电池不再直接并联在高压母线上，母线电压也可以控制为恒定值，利于电机的设计。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述三端口变换器的拓扑结构，包括原边交错并联Boost电路和副边移相全桥；所述原边交错并联Boost电路的输入侧和输出侧分别用于连接燃料电池汽车燃料电池电堆和蓄电池；所述副边移相全桥与所述原边交错并联Boost电路相耦合，且所述副边移相全桥的输出侧用于连接高压母线或负载。
2.如权利要求1所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述原边交错并联Boost电路包括并联连接的第一Boost支路和第二Boost支路，且所述第一Boost支路和第二Boost支路相位相差180°。
3.如权利要求2所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述第一Boost支路包括第一耦合电感、第一原边上开关管和第一原边下开关管，第二Boost支路包括第二耦合电感、第二原边上开关管和第二原边下开关管；
4.如权利要求3所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述副边移相全桥包括第三耦合电感、第四耦合电感以及移相全桥；
5.如权利要求4所述的一种适用于燃料电池汽
6.如权利要求5所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述第一副边上开关管和第一副边下开关管占空比均为0.5，两者导通时间均为0.5T；所述第二副边上开关管和第二副边下开关管的占空比均为0.5，两者导通时间均为0.5T。
7.如权利要求4所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述副边移相全桥中还设置有移相电感，所述移相电感与所述第三耦合电感、第四耦合电感串联连接。
8.一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
9.如权利要求7所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器的控制方法，其特征在于，所述对蓄电池上的电压和负载上的电压进行采集，并基于电压采集结果，对原边交错并联Boost电路的占空比以及副边移相全桥的移相角进行控制，包括：
10.如权利要求7所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器的控制方法，其特征在于，所述对副边移相全桥的移相角进行控制，使得副边移相全桥输出到负载的电压大小满足预设要求，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述三端口变换器的拓扑结构，包括原边交错并联boost电路和副边移相全桥；所述原边交错并联boost电路的输入侧和输出侧分别用于连接燃料电池汽车燃料电池电堆和蓄电池；所述副边移相全桥与所述原边交错并联boost电路相耦合，且所述副边移相全桥的输出侧用于连接高压母线或负载。
2.如权利要求1所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述原边交错并联boost电路包括并联连接的第一boost支路和第二boost支路，且所述第一boost支路和第二boost支路相位相差180°。
3.如权利要求2所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述第一boost支路包括第一耦合电感、第一原边上开关管和第一原边下开关管，第二boost支路包括第二耦合电感、第二原边上开关管和第二原边下开关管；
4.如权利要求3所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特征在于，所述副边移相全桥包括第三耦合电感、第四耦合电感以及移相全桥；
5.如权利要求4所述的一种适用于燃料电池汽车的三端口变换器，其特...
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