题目：高效大功率DC-DC变换器

近年来，燃料电池、光伏电池在诸如电动汽车、高空飞行器等领域的应用研究较为广泛，其动力系统均需匹配数十kW至上百kW的大功率DC-DC变换器，实现能量的传递和控制的同时，可弥补燃料电池及光伏电池等输出特性偏软、动态响应较慢等不足。基于北京燃料电池客车G01项目动力系统用大功率升压DC-DC变换器及其数字化控制的研究与实现，论文从主电路拓扑、电路模型与控制策略以及性能测试等方面对基于数字化控制的燃料电池客车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）动力系统用大功率Boost DC-DC变换器进行了系统深入的研究。

在主电路拓扑中，针对常规DC-DC变换器大电流和高电压工作环境下的安全换流问题，设计了一套具备柔性换流特性的主功率电路拓扑——基于典型Boost电路拓扑，通过增加少量R、L、C、D器件，使主功率开关器件在开关过程的瞬态，交替流过输入电流，达到了柔性换流的效果，有效降低了主功率器件的du/dt、di/dt，提高了变换器的安全性与可靠性等，试验测试证明变换效率也得到了提高。

基于Boost DC-DC柔性换流电路的设计，针对北京燃料电池客车G01项目动力系统用50kW升压DC-DC变换器的实际应用要求，分别讨论了主功率电路中各器件的选型并对相应参数进行计算。在电路模型与控制策略分析过程中，利用状态空间平均法建立了Boost型变换器电流连续模式（CCM）下的开环小信号模型和FCEV动力系统构型中电池及负载的等效电路模型，为变换器控制系统的设计等提供了依据。

基于DC-DC变换器数字化控制的特点，比较分析了增量式PID、非线性PID等数字控制策略，设计了两种基于经典PID控制的数字化控制算法，借助Matlab/Simulink仿真工具，建立系统的仿真模型，对控制策略的稳定性和动态特性进行了仿真分析；同时，在仿真分析过程中对PID参数进行了整定。基于Freescale S12XEP100数字控制芯片及EPM7128可编程逻辑控制器件，完成了大功率Boost DC-DC变换器的控制系统整体设计和实现。设计并搭建了测试平台，对大功率Boost DC-DC变换器的动静态特性、工作可靠性、变换效率等指标进行了测试和分析。