本發(fā)明設(shè)計電動汽車供電
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種基于燃料電池的電動汽車供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：燃料電池作為一種利用新能源的載體，以其能量轉(zhuǎn)化效率高、能量密度大、環(huán)境污染少等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于筆記本等便攜式設(shè)備、電動汽車以及分布式發(fā)電系統(tǒng)中。給便攜式設(shè)備供電屬于直流供電，而應(yīng)用于電動汽車或者分布式發(fā)電系統(tǒng)屬于交流供電系統(tǒng)。燃料電池用作直流供電系統(tǒng)時，在其輸出的直流端會產(chǎn)生紋波，此紋波的產(chǎn)生將會導(dǎo)致燃料電池輸出特性出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象，威脅燃料電池的安全運行；與此同時，低頻電流紋波還會導(dǎo)致燃料電池中燃料的利用率低，燃料電池供電效率低，燃料電池內(nèi)的質(zhì)子交換膜碳化降解；當?shù)皖l紋波的復(fù)制超過平均電流的百分之四時，燃料電池還會收到耐用性降低和使用壽命縮短的危害。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)，通過設(shè)置雙DC/DC變換器的不同組合方式，可以實現(xiàn)升壓逆變、降壓逆變和升降壓逆變，有效的抑制了低頻紋波的產(chǎn)生，改善了燃料電池的工況，提高了燃料的利用率以及燃料電池的使用壽命，有利于促進燃料電池的推廣應(yīng)用，具有可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)，包括燃料電池、控制器、加濕器，所述燃料電池與加濕器連接，燃料電池和加濕器均連接至控制器，還包括差分逆變器；所述差分逆變器的輸入端與燃料電池的輸出端連接；所述差分逆變器也連接至控制器。由于采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的電動汽車的采用空氣燃料電池，通過將空氣和氫氣作為燃料電池的兩極，在加濕器及其他相關(guān)部件的作用下實現(xiàn)燃料電池對于電動汽車的供電作用；通過設(shè)置該差分逆變器結(jié)構(gòu)，能有效的抑制了低頻紋波的產(chǎn)生，改善燃料電池的工況，提高了燃料的利用率以及燃料電池的使用壽命；為了抑制低頻紋波才產(chǎn)生，傳統(tǒng)的方法是采用單級半橋或者全橋逆變器，由或者是在燃料電池的輸出端接入電解電容、蓄電池或者有源濾波器等，上述方法均需要在逆變器的基礎(chǔ)上加入外圍電路予以實現(xiàn)，不僅增加了燃料電池組件體積和硬件成本，且不能很好的抑制紋波的產(chǎn)生，甚至還會影響燃料電池供電系統(tǒng)的使用壽命，本發(fā)明的差分逆變器很好的取代了傳統(tǒng)的上述方法，其結(jié)構(gòu)簡單，能在維持系統(tǒng)動態(tài)特性的條件下實現(xiàn)燃料電池的低頻電流紋波的抑制，有利于促進燃料電池的推廣應(yīng)用，具有可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)，所述差分逆變器由兩個相同的DC/DC變換器組成，可在控制器的作用下實現(xiàn)升壓逆變、降壓逆變和升降壓逆變；所述差分逆變器包括差分電容、電感和開關(guān)。進一步，所述DC/DC變換器的輸出電壓單獨控制，均產(chǎn)生帶有直流偏置的交流正弦電壓。由于采用上述結(jié)構(gòu)，采用兩個相同的DC/DC變換器，根據(jù)不同的組合實現(xiàn)升壓逆變電路、降壓逆變電路和升降壓逆變電路，通過對差分逆變器中電容電壓的控制進行波形的控制久可以抑制逆變器的低頻電流紋波，提高燃料電池的利用率，改善燃料電池的使用。本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)，所述加濕器與燃料電池形成在回路之間還依次連接有去離子裝置、水泵、散熱器和集水器；所述加濕器內(nèi)還設(shè)有濕度傳感器；所述濕度傳感器連接至控制器；所述散熱器與集水器之間并接有放水閥；所述集水器上方設(shè)有放氣閥。進一步，所述加濕器連接至空氣壓縮機，加濕器與空氣壓縮機之間依次串聯(lián)有流量控制器、空氣干燥器、壓力傳感器和加氣球閥；所述流量控制器和壓力傳感器均連接至控制器。進一步，所述加濕器還與氫氣瓶組連接，加濕器與氫氣瓶組之間依次串聯(lián)有流量控制器、壓力傳感器、加氣球閥和進氣總閥；所述氣瓶組由若干氫氣瓶并聯(lián)組成；所述所述流量控制器和壓力傳感器均連接至控制器。由于采用上述結(jié)構(gòu)，通過控制器和管路組件的共同作用，實時調(diào)控氣體的濕度、氣體的進氣量以及進氣速度等，還可實時補充氣體，保證了燃料電池堆的氧化還原反應(yīng)，提高了氣體的利用率；各傳感裝置與控制器相互作用，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)，所述燃料電池上還連接有溫控系統(tǒng)。進一步地，所述溫控系統(tǒng)包括溫度傳感器和反應(yīng)水箱；所述反應(yīng)水箱上還設(shè)有加熱器和風扇；所述溫度傳感器和反應(yīng)水箱均連接至控制器。由于采用上述結(jié)構(gòu)，溫控系統(tǒng)通過將溫度傳感器與反應(yīng)水箱連接對燃料電池進行溫度監(jiān)控，能在控制其的作用下保證燃料電池的溫度適宜，避免高溫影響燃料電池的使用，增加燃料電池的工作時效。本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)，所述燃料電池的回路管道出口端上均設(shè)有出口總閥；所述出口總閥與燃料電池的之間均設(shè)有壓力傳感器。由于采用上述結(jié)構(gòu)，對燃料電池的整個管路上都通過壓力傳感與控制器的配合作用，保證了燃料電池整個系統(tǒng)管路的壓力均衡，有益于燃料電池工作系統(tǒng)的有序進行，保證了系統(tǒng)的安全性。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積占用率相對較小，滿足了電動汽車對燃料電池的要求；2、通過采用本發(fā)明中的差分逆變器與燃料電池的輸出端連接，能有效的抑制低頻紋波的產(chǎn)生，提高了燃料電池的利用率和使用壽命，保證了燃料電池的安全運行的同時即是保證了電動汽車的供電安全；3、本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)硬件成本低，可實施操作性強，具有可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。附圖說明圖1是本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖；圖2是本發(fā)明的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)中差分逆變器的結(jié)構(gòu)簡圖；圖3是實施例2中升壓型差分逆變器的結(jié)構(gòu)簡圖；圖4是傳統(tǒng)控制方法下電容電壓，輸出電壓、電流波形圖；圖5是傳統(tǒng)控制方法下電感電流，輸入電流波形圖；圖6是實施例2中逆變器的波形控制方法下電容電壓，輸出電壓、電流波形圖；圖7是實施例2中逆變器的波形控制方法下電感電流，輸入電流波形圖。圖中標記：1-燃料電池，2-差分逆變器，3-控制器，4-加濕器，5-去離子裝置，6-水泵，7-散熱器，8-集水器，9-放水閥，10-放氣閥，11-出口總閥，12-壓力傳感器，13-出口總閥，14-壓力傳感器，15-溫度傳感器，16-反應(yīng)水箱，17-流量控制器，18-空氣干燥器，19-壓力傳感器，20-加氣球閥，21-進氣總閥，22-空氣壓縮機，23-流量控制器，24-壓力傳感器，25-加氣球閥，26-進氣總閥，27-氫氣瓶組。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細的說明。為了使發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例1如圖1所示，一種電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)，包括燃料電池1、控制器3、加濕器4，所述燃料電池1與加濕器4連接，燃料電池1和加濕器4均連接至控制器3，其特征在于：還包括差分逆變器2；所述差分逆變器2的輸入端與燃料電池1的輸出端連接；所述差分逆變器2也連接至控制器3。所述差分逆變器2由兩個相同的DC/DC變換器組成，可在控制器3的作用下實現(xiàn)升壓逆變、降壓逆變和升降壓逆變；所述差分逆變器包括差分電容、電感和開關(guān)，所述差分電容、電感和開關(guān)的不同組成方式，可實現(xiàn)升壓逆變、降壓逆變和升降壓逆變；所述DC/DC變換器的輸出電壓單獨控制，均產(chǎn)生帶有直流偏置的交流正弦電壓。該電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)的加濕器4與燃料電池1形成在回路之間還依次連接有去離子裝置5、水泵6、散熱器7和集水器8；所述加濕器4內(nèi)還設(shè)有濕度傳感器；所述濕度傳感器連接至控制器3；所述散熱器7與集水器8之間并接有放水閥9；所述集水器8上方設(shè)有放氣閥10。所述加濕器4連接至空氣壓縮機，加濕器4與空氣壓縮機之間依次串聯(lián)有流量控制器3、空氣干燥器、壓力傳感器和加氣球閥；所述流量控制器3和壓力傳感器均連接至控制器3。所述加濕器4還與氫氣瓶組連接，加濕器4與氫氣瓶組之間依次串聯(lián)有流量控制器3、壓力傳感器、加氣球閥和進氣總閥；所述氣瓶組由若干氫氣瓶并聯(lián)組成；所述所述流量控制器3和壓力傳感器均連接至控制器3。該電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)的燃料電池1上還連接有溫控系統(tǒng)。所述溫控系統(tǒng)包括溫度傳感器15和反應(yīng)水箱16；所述反應(yīng)水箱16上還設(shè)有加熱器和風扇；所述溫度傳感器15和反應(yīng)水箱16均連接至控制器3。該電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)的燃料電池1的回路管道出口端上均設(shè)有出口總閥；所述出口總閥與燃料電池1的之間均設(shè)有壓力傳感器。實施例2基于實施例1的電動汽車燃料電池供電系統(tǒng)，本實施例以升壓型差分逆變器系統(tǒng)為例對波形控制進行分析，如圖3所示，該升壓型差分逆變器的出入端與燃料電池的輸出端連接，所述升壓型差分逆變器包括左右兩個升壓逆變器，其左邊變換器包括電容C1、電感L1和開關(guān)管T1、T2，右邊升壓型變換器包括電容C2、電感L2和開關(guān)管T3、T4，左右升壓型變換器的結(jié)構(gòu)對稱；逆變系統(tǒng)的輸出端與兩個差分電容C1、C2串聯(lián)，其中燃料電池的直流電源為Uin、負載為R。針對上述升壓差分逆變系統(tǒng)，其參數(shù)設(shè)置為下表：參數(shù)數(shù)值輸入電壓Uin/V90輸出電壓/V110額定功率Pe/W150基波頻率f/Hz50開關(guān)頻率fS/kHz20電感L1、L2/μH300電容C1、C215μF，800V對兩個DC/DC變換器獨立控制，分別詞用電感電流內(nèi)環(huán)，輸出電容電壓外環(huán)的雙環(huán)控制方式，根據(jù)輸出交流正弦電壓的參數(shù)得到電容C1和C2的參考電壓，與反饋的實際電壓值進行比較后，將誤差信號進行內(nèi)外環(huán)的補償調(diào)節(jié)，再通過脈沖寬調(diào)制方式控制開關(guān)占空比，為避免控制時間延遲和實際缺陷，導(dǎo)致逆變器輸出產(chǎn)生直流偏置成分，在該設(shè)計中，通過引入輸出電流直流成分跟蹤給定0的電流控制環(huán)，抑制輸出的直流偏置成分，最后得到波形圖如說明書附圖4、圖5、圖6和圖7所示。通過上述分析可以看出，采用本發(fā)明的差分逆變器可很大程度上的抑制低頻紋波的產(chǎn)生，改善燃料電池的工況，有益于燃料電池的推廣應(yīng)用。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3