具有谐波注入功能的DC/DC变换器和控制方法与流程

本技术涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种具有谐波注入功能的dc/dc变换器和控制方法。

背景技术：

1、燃料电池系统是新能源汽车领域重点发展方向，目前，搭载如有氢燃料电池和动力电池的电动汽车，在氢燃料电池的加持下，能够解决电动汽车续航等动力不足的问题，其中，电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy，简称eis)是燃料电池的重要指标，对其进行在线检测可以实时评估燃料电池运行状况，从而根据该燃料电池的运行状况调整控制措施。为了检测燃料电池的eis，需要实时计算燃料电池指定频率成分的交流阻抗，为了实现交流阻抗的测量，需要向燃料电池输出电流上叠加指定频率的交流电流谐波分量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了一种具有谐波注入功能的dc/dc变换器和控制方法，在实现恒压、恒流的电能可控的前提下，解决向燃料电池输出电流上叠加指定频率的交流电流谐波分量的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种具有谐波注入功能的dc/dc变换器，搭载有燃料电池和动力电池的新能源汽车，所述dc/dc变换器包括：

3、升压电路模块，所述升压电路模块包括升压电感、二极管、电容和开关管；

4、所述升压电路模块的输入侧与所述燃料电池相连接，所述升压电路模块的输出侧与所述动力电池相连接；

5、控制模块，所述控制模块用于根据上位机下发的指令进行闭环控制，实现恒压输入或恒流输入，其中，所述上位机下发的所述指令包括目标电压设定指令或目标电流设定指令，以及谐波电流幅值设定指令和谐波电流频率设定指令，其中，闭环控制期间，根据预设定的谐波电流幅值和谐波电流频率生成谐波电流。

6、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制模块用于根据上位机下发的指令进行闭环控制，实现恒压输入，包括：

7、根据所述目标电压设定指令，对所述输入侧的电压、电流进行采样，得到样本电流和样本电压；

8、对所述样本电流进行隔直滤波处理，得到环路反馈电流；

9、将所述谐波电流和所述环路反馈电流计算的环路差值输入到pr控制器，其中，所述pr控制器采用所述谐波电流频率；

10、将所述样本电压输入到陷波器，得到环路反馈电压，其中，所述陷波器的陷波频率和预设定的所述谐波电流频率相同；

11、将预设定的目标电压和所述环路反馈电压计算的环路差值输入到pi控制器；

12、根据所述pr控制器和所述pi控制器的输出确定所述闭环控制的脉冲宽度调制信号，实现所述恒压输入。

13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制模块用于根据上位机下发的指令进行闭环控制，实现恒流输入，包括：

14、根据所述目标电流设定指令，对所述输入侧的电流进行采样，得到样本电流；

15、根据所述谐波电流和预设定的目标电流得到基准参照电流；

16、将所述基准参照电流和所述样本电流计算的环路差值分别输入到pi控制器和pr控制器，其中，所述pr控制器采用所述谐波电流频率；

17、根据所述pr控制器和所述pi控制器的输出确定所述闭环控制的脉冲宽度调制信号，实现所述恒流输入。

18、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据预设定的谐波电流幅值和谐波电流频率生成谐波电流，包括：

19、采样积分器对预设定的所述谐波电流频率进行积分，得到谐波角度；

20、根据所述谐波角度获取谐波正弦值；

21、将所述谐波正弦值和预设定的所述谐波电流幅值相乘，得到所述谐波电流。

22、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上位机下发的所述指令还包括控制模式指令和开关机指令；

23、其中，当所述控制模式指令的值为0时，表示输入恒流控制模式，当所述控制模式指令的值为1时，表示输入恒压控制模式；

24、当所述开关机指令的值为0时，所述dc/dc控制器关机，当所述开关机指令的值为1时，所述dc/dc控制器开启。

25、第二方面，本技术实施例还提供一种dc/dc变换器控制方法，所述方法包括：

26、获取上位机下发的指令，其中，所述上位机下发的所述指令包括目标电压设定指令或目标电流设定指令，以及谐波电流幅值设定指令和谐波电流频率设定指令；

27、根据所述谐波电流幅值设定指令获取预设定的谐波电流幅值；

28、根据所述谐波电流频率设定指令获取预设定的谐波电流频率；

29、根据预设定的所述谐波电流幅值和预设定的所述谐波电流频率生成谐波电流；

30、当接收的为所述目标电压设定指令时，根据所述目标电压设定指令和所述谐波电流进行闭环控制，实现所述恒压输入；

31、当接收的为所述目标电流设定指令时，根据所述目标电流设定指令和所述谐波电流进行闭环控制，实现所述恒流输入。

32、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据所述目标电压设定指令和所述谐波电流进行闭环控制，实现恒压输入，包括：

33、根据所述目标电压设定指令，采样得到样本电流和样本电压；

34、对所述样本电流进行隔直滤波处理，得到环路反馈电流；

35、将所述谐波电流和所述环路反馈电流计算的环路差值输入到pr控制器，其中，所述pr控制器采用所述谐波电流频率；

36、将所述样本电压输入到陷波器，得到环路反馈电压，其中，所述陷波器的陷波频率和预设定的所述谐波电流频率相同；

37、根据所述目标电压设定指令获取目标电压；

38、将所述目标电压和所述环路反馈电压计算的环路差值输入到pi控制器；

39、根据所述pr控制器和所述pi控制器的输出确定所述闭环控制的脉冲宽度调制信号，实现所述恒压输入。

40、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据所述目标电流设定指令和所述谐波电流进行闭环控制，实现恒流输入，包括：

41、根据所述目标电流设定指令，采样得到样本电流；

42、根据所述目标电流设定指令获取目标电流；

43、根据所述谐波电流和所述目标电流得到基准参照电流；

44、将所述基准参照电流和所述样本电流计算的环路差值分别输入到pi控制器和pr控制器，其中，所述pr控制器采用所述谐波电流频率；

45、根据所述pr控制器和所述pi控制器的输出确定所述闭环控制的脉冲宽度调制信号，实现所述恒流输入。

46、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述根据预设定的所述谐波电流幅值和预设定的所述谐波电流频率生成谐波电流，包括：

47、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上位机下发的所述指令还包括控制模式指令和开关机指令；

48、其中，当所述控制模式指令的值为0时，表示输入恒流控制模式，当所述控制模式指令的值为1时，表示输入恒压控制模式；

49、当所述开关机指令的值为0时，所述dc/dc控制器关机，当所述开关机指令的值为1时，所述dc/dc控制器开启。

50、在本技术实施例中，以dc/dc变换器作为控制电能输出的基础器件，该dc/dc变换器搭载在有燃料电池和动力电池的新能源汽车上；该dc/dc变换器包括升压电路模块和控制模块，升压电路模块的输入侧与燃料电池相连接，升压电路模块的输出侧与动力电池相连接，这样，在对燃料电池的电能输出进行控制，或者在切换至动力电池充电时，也同样能够支持控制电能输出；控制模块用于根据上位机下发的指令进行闭环控制，实现恒压输入或恒流输入，其中，上位机下发的所述指令包括目标电压设定指令或目标电流设定指令，以及谐波电流幅值设定指令和谐波电流频率设定指令，在闭环控制期间，可根据预设定的谐波电流幅值和谐波电流频率生成谐波电流，这样，在实现可控的恒压控制或恒流控制的前提下，还能够产生指定频率的交流电流谐波分量。