一种燃料电池放电电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种燃料电池放电电源装置，用于燃料电池放电。
【背景技术】
[0002]燃料电池作为继火电、水电、核电之后的第四代发电方式，被誉为21世纪清洁、高效的动力源，受到人们广泛的关注，燃料电池技术也在飞速地发展。燃料电池具有高效率、无污染、建设周期短、易维护以及成本低的诱人特点，它不仅是汽车最有前途的替代清洁能源，还能广泛用于航天飞机、潜艇、水下机器人、通讯系统、中小规模电站、家用电源，又非常适合提供移动、分散电源和接近终端用户的电力供给，还能解决电网调峰问题。随着燃料电池的商业化推广，市场前景十分广阔。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种燃料电池放电电源装置，用以解决燃料电池一般应用的冋题。
[0004]为实现上述目的，本发明的方案包括:
[0005]一种燃料电池放电电源装置，包括主电路和控制电路；主电路包括稳压单元和限流单元，稳压单元包括输入EMI滤波电路和升压电路，升压电路为交错并联PFC电路；限流单元包括DC/DC变换电路、输出滤波电路和输出EMI滤波电路；DC/DC变换电路为变压器隔离的移相全桥ZVS拓扑结构。
[0006]交错并联PFC电路包括两条由电感和二极管串联构成的支路，以及两个开关管单元；两个串联支路并联，一支路为第一电感(LI)和第一二极管(Dl)，另一支路为第二电感(L2)和第二二极管(D2)，一个开关管单元为并联的第一 MOS管(Ql)、第二 MOS管(Q2)，另一个开关管单元为并联的第三MOS管(Q3)、第四MOS管(Q4);并联的第一 MOS管(Ql)、第二MOS管(Q2)单元连接第一电感(LI)和第一二极管(Dl)之间的串联点，并联的第三MOS管(Q3)、第四MOS管(Q4)连接第二电感(L2)和第二二极管(D2)之间的串联点。
[0007]输出滤波电路的无损吸收电路由第十电容(ClO)、第十二极管(DlO)、第十一二极管(Dll)、第十电感(LlO)组成；第十电容(ClO)与第十二极管(DlO)串联后并接在DC/DC变换电路正、负输出端之间，正输出端连接滤波电感Lf作为输出滤波电路的正输出端，负输出端直接连接输出滤波电路的负输出端；第^^一二极管(Dll)与第十电感(LlO)串联，第i^一二极管(Dll)阳极连接第十电容(ClO)与第十二极管(DlO)的串联点，第i^一二极管(Dll)阴极连接输出滤波电路的负输出端。
[0008]本发明的燃料电池放电电源装置，是一种由多个电路单元构成的一个整体，主电路依次通过输入EMI滤波、升压、DC/DC变换、输出滤波、输出EMI滤波输出稳定可靠的放电电流。
[0009]控制部分包括启动单元、采集、驱动、保护，实现对放电过程的稳定控制。
【附图说明】
[0010]图1是燃料电池放电电源装置的功能框图；
[0011]图2是稳压单元的EMI滤波电路电路原理图；
[0012]图3是启动单元电路原理图；
[0013]图4是交错并联PFC拓扑电路原理图；
[0014]图5是DC/DC变换电路的电路原理图；
[0015]图6是电流输出示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0017]如图1为一种燃料电池放电电源装置的一种实施方式，包括启动单元、稳压单元、限流单元、控制单元和人机接口单元五部分。稳压单元和限流单元为主电路部分，构成燃料电池向负载放电的通道。启动单元、控制单元和人机接口单元为控制部分，控制单元集采集、保护、驱动、通信和辅助单元于一体，实现对主电路中开关器件的控制。
[0018]燃料电池放电电源装置的工作流程如下:装置通电，由辅助电源给装置各功能单元供电，控制单元采样相关的参量，查看是否有故障告警；无告警则驱动主电路工作，启动单元工作，使稳压单元工作，当母线电压达到幅值相对较高的稳压直流母线电压后，给限流单元工作命令，限流单元工作；关机时，控制单元发出信号，延时3s启动单元断开；稳压单元故障关限流单元，限流单元故障不处理稳压单元。
[0019]下面分别对各个单元进行具体说明:
[0020]启动单元设计
[0021]启动单元由MCU控制，采用三极管加继电器方式进行驱动。如图3所示，启动单元通过控制单元通电后判断装置各单元是否有故障(VIN_INVF)，无故障后，首先置低软启动信号使软启动继电器闭合，经过几秒后置低接触器信号使接触器闭合，再过几秒置高软启动信号使软启动继电器断开，实现整个装置运行。通过MCU芯片发出5V高电平信号，采用三级管加继电器的驱动方式来实现低压大电流直流接触器的闭合，同理根据低电平信号来断开直流接触器。
[0022]稳压单元
[0023]稳压单元将燃料电池宽放电电压范围与低输入放电电压变换为幅值相对较高的稳压直流母线电压，包括输入EMI滤波电路和升压电路。EMI滤波电路如图2所示，主要包括稳压芯片和EMI滤波网络，CYl——CY6为EMI的Y电容，CXl——CX2为EMI的X电容，L4为共模电感，El为电解电容，Cl为无感电容，共同来抑制主回路对燃料电池的反灌纹波。
[0024]升压电路如图4所示，采用交错并联PFC拓扑结构，实现功率管周期性流过电流和直流升压的目的。交错并联PFC电路包括两条由电感和二极管串联构成的支路，以及两个开关管单元；两个串联支路并联，一支路为LI和D1，另一支路为L2和D2，一个开关管单元为并联的Ql、Q2，另一个开关管单元为并联的Q3、Q4 ;并联的Q1、Q2单元连接LI和Dl之间的串联点，并联的Q3、Q4连接L2和D2之间的串联点。具体的，如图4所示，Q1、Q2输出端和Q3、Q4输出端通过对应的二极管连接电阻网络。
[0025]L1、Q1、Q2、D1和L2、Q3、Q4、D2分别构成变换器单元，每个变换器的开关管交错导通，即在开关周期内的开通时刻依次滞后一定时间，从而使每个变换器中流过的电流也呈现交错状态，提升了电路的功率等级。将燃料电池50VDC——85VDC电压，升到10VDC的母线电压。两个开关管并联，采用双管并联技术，增加电流的容量，进而增加装置的放电容量。
[0026]限流单元
[0027]限流单元将相对较高的直流母线电压转换为低压宽范围要求的输出电压，其包括