● 摘要
随着能源、环保等问题的日益突出，燃料电池城市客车(fuel cell electric vehicle,FCEV)成为21世纪最具有发展前途的绿色节能汽车。双向DC/DC变换器作为能量转换中枢，是FCEV上的重要零部件。在FCEV上大功率、高电压的应用环境对双向DC/DC变换器的性能提出了更高的要求。深入研究双向DC/DC变换器技术对于优化整车控制、提高FCEV整体的效率和性能具有重要的理论意义和工程应用价值。本论文在调研了国内外大量双向DC/DC变换器资料的基础上，针对应用于FCEV上的大功率双向DC/DC变换器，对其设计应用进行了探索研究。以研制出高效率、大功率、具有高精准度的双向DC/DC变换器为目的，以期实现双向DC/DC变换器在FCEV上的成功运用。论文分析了双向DC/DC变换器主电路拓扑结构，针对FCEV上的需求，研制出了一种新型的双向DC/DC变换器拓扑结构，确定了各种元器件参数。有效地提高了双向DC/DC变换器的能量转换效率，降低了双向DC/DC变换器的尺寸和重量。设计出了基于DSP2407芯片的控制系统，该系统体积小、重量轻、功能强、成本低，适合应用在双向DC/DC变换器中。本文还对软件的设计思路进行了说明，给出了主程序软件流程图和中断程序流程图。利用小信号模型分析法建立了双向DC/DC变换器的控制模型，为双向DC/DC变换器的研制过程提供理论指导。双向DC/DC变换器装配完成后，在清华大学配合整车单位进行了大量的台架试验和车载试验，在试验中，双向DC/DC变换器展示了优良的控制性能，具有较高的效率，优异的输出精度和稳度，快速的动态响应。研究结果为双向DC/DC变换器在FCEV中的应用提供了有效的技术途径。所研制的双向DC/DC变换器已经安装在燃料电池城市客车中，整车进行了模拟工况实验、道路实验等，累计行程已达五千多公里，实验结果表明，双向DC/DC变换器运行良好。本项技术的研究为我国燃料电池城市客车的研究开发及产业化生产奠定了一定的技术基础。