一种适合氢质子模燃料电池动力大巴的电源变换器制造技术

本发明专利技术提出了一种氢质子模燃料电池动力大巴电源变换器，其输入端连接氢质子模燃料电池的输出端，输出端连接大巴车载电池，所述电源变换器包括多相BOOST拓扑与串联LLC拓扑；其中，多相BOOST拓扑由多个BOOST电路并联构成，串联LLC电路由输入端并联输出端串联的两个LLC电路构成。所述多相BOOST拓扑的输入端与所述氢质子模燃料电池的输出端相连，所述多相BOOST拓扑的输出端与所述串联LLC电路的输入端相连，所述串联LLC电路的输出端与所述大巴车载电池相连。本发明专利技术满足氢质子模燃料电池输出电压范围较宽电流较大的需求，还有效降低燃料电池输出端电流的纹波，提高燃料电池的使用寿命。变换器采用隔离拓扑，其效率高达95%以上，减小所需要的燃料电池容量。

Power supply converter suitable for hydrogen proton module fuel cell power bus

The invention provides a hydrogen fuel cell powered buses mode power converters, the input end is connected with the output end of the fuel cell proton mode, the output end is connected with the bus vehicle battery, the power converter includes a multi-phase BOOST converter and series LLC topology; the multi phase BOOST topology by multiple BOOST parallel circuit a two LLC circuit from the input parallel and output series LLC circuit. An input end of the polyphase BOOST topology with the hydrogen fuel cell proton die is connected with the output end of the polyphase BOOST topology and the LLC series circuit is connected with the input end and output end of the LLC series circuit is connected with the bus car battery. The invention can meet the requirement of wide current range of the output voltage range of the hydrogen proton module fuel cell, effectively reduce the ripple of the output current of the fuel cell, and improve the service life of the fuel cell. The converter uses the isolation topology, the efficiency is up to 95%, and the fuel cell capacity is reduced.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力变换
，尤其涉及一种低电压大电流，低输入纹波电流的隔离电源变换器。
技术介绍
氢质子模燃料电池不同于一般的发电装置，它直接通过电化学反应将化学能转化为电能，具有能量转化效率高、能量密度功率密度高、过程无噪声、污染小、可靠性高、模块化等显著优点，被认为是解决能源环境危机的终极方案。单个氢质子模燃料电池的工作电压一般在0.7V左右，电流随反应面积不同，可以从几安培到几百安培而变化。由于单个电池输出功率有限，为了满足更大功率的输出，通常多个单体燃料电池组成串组。燃料电池在中小容量应用输出端电压通常较低，目前在公交大巴上的燃料电池输出端在200V以内，且随输出电压随电流变化的波动范围较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是：构建一种适合氢质子模燃料电池动力大巴的电源变换器，通过电力电子隔离拓扑变换使氢质子模燃料电池给大巴车载电池提供动力。为达上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种氢质子模燃料电池动力大巴电源变换器，其输入端连接氢质子模燃料电池的输出端，输出端连接大巴车载电池；所述电源变换器包括多相BOOST拓扑与串联LLC拓扑两级拓扑；其中，多相BOOST拓扑由多个BOOST电路并联构成，串联LLC电路由输入端并联输出端串联的两个LLC电路构成。所述多相BOOST拓扑的输入端与所述氢质子模燃料电池的输出端相连，所述多相BOOST拓扑的输出端与所述串联LLC电路的输入端相连，所述串联LLC电路的输出端与所述大巴车载电池相连。进一步地，所述多相BOOST拓扑包含电感L1、L2、…、Ln，功率MOSFETS1、S2、…、Sn，二极管D1、D2、…、Dn，滤波电容C1；所述LLC电路包含功率MOSFET(Sx1、Sx2、…、Sx4，Sx5、Sx6、…、Sx8)，谐振电感(Lx1，Lx2)，谐振电容(C2，C3)，隔离变压器(Tx1，Tx2)，整流二极管(Dx1、Dx2，Dx3、Dx4)，滤波电容(C4，C5)。进一步地，所述多相Boost拓扑电路连接为：所述电感L1、L2、…、Ln的一端连接氢质子模燃料电池的正极，所述电感L1、L2、…、Ln的另一端连接分别连接所述功率MOSFETS1、S2、…、Sn的漏极和所述二极管D1、D2、…、Dn的正极；所述功率MOSFET的源极连接所述氢质子模燃料电池的负极；所述功率MOSFETS1、S2、…、Sn的门极连接控制信号PWM1、PWM2、…、PWMn；所述二极管D1、D2、…、Dn的负极连接所述滤波电容C1的阳极，所述滤波电容C1的阳极还与所述功率MOSFETSx1、Sx2、Sx5、Sx6的漏极相连；所述滤波电容C1的阴极连接氢质子模燃料电池的负极，滤波电容C1的阴极还与所述功率MOSFETSx3、Sx4、Sx7、Sx8的源极相连；所述功率MOSFETSx1、Sx2、…、Sx8的门极连接控制信号PWMx1、PWMx2、…、PWMxn；所述LLC电路的连接方式为：所述功率MOSFETSx1的源极与所述功率MOSFETSx3的漏极和谐振电容C2的一端相连，谐振电容C2的另一端相与所述谐振电感Lx1的一端相连，所述谐振电感Lx1的另一端与所述隔离变压器Tx1的原边异名端相连。所述功率MOSFETSx2的源极与所述功率MOSFETSx4的漏极所述隔离变压器Tx1的原边同名端相连。所述隔离变压器Tx1的副边M1线圈同名端与所述整流二极管Dx1阳极相连，所述隔离变压器Tx1的副边M2线圈异名端与所述整流二极管Dx2阳极相连。所述整流二极管Dx1阴极与所述整流二极管Dx2阴极相连和滤波电容C4的阳极相连。所述隔离变压器Tx1副边M1线圈的异名端与所述隔离变压器Tx1副边M2线圈的同名端和滤波电容C4的阴极相连。进一步地，所述多相BOOST拓扑中各Boost电路的开关管驱动平均移相。进一步地，PWM1、PWM2、…PWMm由主控制芯片DSP统一控制，通过对多相Boost拓扑的输出电容C1上的电压进行采样进行电压闭环控制，得出需要输出的占空比，然后经过移相，输出给各多相BOOST的开关管主功率S1、S2、…、Sn。本专利技术的有益效果是：本专利技术的电源变换器作为氢质子模燃料电池与电动大巴车载电池的电力电子变换装置，可满足氢质子模燃料电池输出电压范围较宽电流较大的需求，还有效降低燃料电池输出端电流的纹波，提高燃料电池的使用寿命。变换器采用隔离拓扑，其效率高达95％以上，减小所需要的燃料电池容量，是节约整个氢质子模燃料电池动力大巴整体系统成本的一个关键点。附图说明图1是本专利技术的电源变换器的结构框图；图2是本专利技术的电源变换器的电路图；图3是多相Boost驱动及各电感电流波形示意图；图4是LLC电路各开关驱动波形示意图。具体实施方案下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的氢质子模燃料电池动力大巴电源变换器功率拓扑如附图1所示，其输入端连接氢质子模燃料电池的输出端，输出端连接大巴车载电池，所述电源变换器采用隔离电路拓扑。所述电源变换器由多相BOOST拓扑与串联LLC拓扑构成。其中，多相BOOST拓扑由多个BOOST电路并联构成，串联LLC电路由输入端并联输出端串联的两个LLC电路构成。所述多相BOOST拓扑的输入端与所述氢质子模燃料电池的输出端相连，所述多相BOOST拓扑的输出端与所述串联LLC电路的输入端相连，所述串联LLC电路的输出端与所述大巴车载电池相连。附图2所示的是本专利技术的电源变换器的电路图，其中，所述多相BOOST拓扑包含电感L1、L2、…、Ln，功率MOSFETS1、S2、…、Sn，二极管D1、D2、…、Dn，滤波电容C1。所述LLC电路包含功率MOSFET(Sx1、Sx2、…、Sx4，Sx5、Sx6、…、Sx8)，谐振电感(Lx1，Lx2)，谐振电容(C2，C3)，隔离变压器(Tx1，Tx2)，整流二极管(Dx1、Dx2，Dx3、Dx4)，滤波电容(C4，C5)。所述电感L1、L2、…、Ln的一端连接氢质子模燃料电池的正极，所述电感L1、L2、…、Ln的另一端连接分别连接所述功率MOSFETS1、S2、…、Sn的漏极和所述二极管D1、D2、…、Dn的正极。所述功率MOSFET的源极连接所述氢质子模燃料电池的负极。所述功率MOSFETS1、S2、…、Sn的门极连接控制信号PWM1、PWM2、…、PWMn。所述二极管D1、D2、…、Dn的负极连接所述滤波电容C1的阳极，所述滤波电容C1的阳极还与所述功率MOSFETSx1、Sx2、Sx5、Sx6的漏极相连。所述滤波电容C1的阴极连接氢质子模燃料电池的负极，滤波电容C1的阴极还与所述功率MOSFETSx3、Sx4、Sx7、Sx8的源极相连。所述功率MOSFETSx1、Sx2、…、Sx8的门极连接控制信号PWMx1、PWMx2、…、PWMxn。所述功率MOSFETSx1的源极与所述功率MOSFETSx3的漏极和谐振电容C2的一端相连，谐振电容C2的另一端相与所述谐振电感Lx1的一端相连，所述谐振电感Lx1的另一端与所述隔离变压器Tx1的原边异名端相连。所述功率MOSFETSx2的源极与所述功率MOSFETSx4的漏极所述隔离变压器Tx1的原边同名端相连。所述隔离变压器Tx1的副边M1线圈同名端与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢质子模燃料电池动力大巴电源变换器，其输入端连接氢质子模燃料电池的输出端，输出端连接大巴车载电池，其特征在于：所述电源变换器包括多相BOOST拓扑与串联LLC拓扑两级拓扑；其中，多相BOOST拓扑由多个BOOST电路并联构成，串联LLC电路由输入端并联输出端串联的两个LLC电路构成,所述多相BOOST拓扑的输入端与所述氢质子模燃料电池的输出端相连，所述多相BOOST拓扑的输出端与所述串联LLC电路的输入端相连，所述串联LLC电路的输出端与所述大巴车载电池相连。

【技术特征摘要】
1.一种氢质子模燃料电池动力大巴电源变换器，其输入端连接氢质子模燃料电池的输出端，输出端连接大巴车载电池，其特征在于：所述电源变换器包括多相BOOST拓扑与串联LLC拓扑两级拓扑；其中，多相BOOST拓扑由多个BOOST电路并联构成，串联LLC电路由输入端并联输出端串联的两个LLC电路构成,所述多相BOOST拓扑的输入端与所述氢质子模燃料电池的输出端相连，所述多相BOOST拓扑的输出端与所述串联LLC电路的输入端相连，所述串联LLC电路的输出端与所述大巴车载电池相连。2.根据权利要求1所述的电源变换器，其特征在于：所述多相BOOST拓扑包含电感L1、L2、…、Ln，功率MOSFETS1、S2、…、Sn，二极管D1、D2、…、Dn，滤波电容C1；所述LLC电路包含功率MOSFET（Sx1、Sx2、…、Sx4，Sx5、Sx6、…、Sx8），谐振电感（Lx1，Lx2），谐振电容（C2，C3），隔离变压器（Tx1，Tx2），整流二极管（Dx1、Dx2，Dx3、Dx4），滤波电容（C4，C5）。3.根据权利要求1所述的电源变换器，其特征在于：所述多相Boost拓扑电路连接为：所述电感L1、L2、…、Ln的一端连接氢质子模燃料电池的正极，所述电感L1、L2、…、Ln的另一端连接分别连接所述功率MOSFETS1、S2、…、Sn的漏极和所述二极管D1、D2、…、Dn的正极；所述功率MOSFET的源极连接所述氢质子模燃料电池的负极；所述功率MOSFETS1、S2、…、Sn的门极连接控制信号PWM1、PWM2、…、PWMn；所述二极管D1、D2、…、Dn的负极连接所述滤波电容C1的阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷宇，单文锋，李海洋，陈顺昌，
申请(专利权)人：深圳市航天新源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44