[发明专利]电压控制系统、燃料电池系统和电压控制系统的控制方法

说明书

本发明涉及电压控制系统、燃料电池系统和电压控制系统的控制方法。一种电压控制系统(10)包括：转换器控制部(53)；电流值获取部(51)；以及电压值获取部(52)。所述转换器控制部(53)通过将加法项(ΔD)加到前馈项(FF)来设定当前循环中的占空比(D)，所述加法项(ΔD)是通过使用电流偏差(ΔI)和前一循环中的占空比(Dp)而确定的，所述电流偏差(ΔI)是所述当前循环中的输出电流的目标值(It)与前一循环中的电流测量值(I)之间的差，所述加法项(ΔD)与所述当前循环中的所述输出电流的增加相对应。

技术领域

本发明涉及电压控制系统、燃料电池系统以及电压控制系统的控制方法。

背景技术

在燃料电池系统中，期望不管燃料电池的操作状态如何，必要的电力被快速地且稳定地供应给外部负载、附件等。为了这个缘故，一般而言通过使用转换器来增加燃料电池的输出电压的电压控制系统被并入燃料电池系统(例如，日本专利申请公开No.2015-19448(JP 2015-19448 A))。

转换器由作为电感元件的电抗器和控制流向该电抗器的电流的开关元件构成。转换器的升压操作通过指示开关元件的断开/闭合时段在一个循环中的比例的占空比来控制。占空比通常经受反馈控制，使得转换器的输出电压或输出电流与其目标值之间的偏差减小。

发明内容

在对转换器的控制方面，在目标电功率在短时间内显著地改变的情况下，例如，可能导致反馈控制的延迟、超调等，这可能损害输出功率相对于目标电功率的可跟随性。关于转换器的可控性的这种问题不限于燃料电池系统，而是为通过使用转换器来增加输入电压的一般电压控制系统共有。

本发明已完成以便解决以上问题中的至少一些，并且可按照以下方面来实现。

本发明的第一方面涉及增加输入电压的电压控制系统。此方面的电压控制系统包括转换器装置、转换器控制部、电流值获取部和电压值获取部。所述转换器装置包括电抗器并且被配置成在一个循环中对所述电抗器执行电能的累积和释放以及通过使用占空比来操作，所述占空比被确定为所述能量被输入并累积到所述电抗器中的累积时段在所述一个循环中的比例。所述转换器控制部被配置成设定所述占空比并且控制所述转换器装置的输出电压。所述电流值获取部被配置成获取电流测量值，所述电流测量值是作为在所述一个循环中从所述电抗器输出的电流值相对于时间的平均值而求得的输出电流的测量值。所述电压值获取部被配置成获取指示所述转换器装置的输入电压的输入侧电压值和指示所述转换器装置的输出电压的输出侧电压值。所述转换器控制部通过使用前馈项和加法项来设定当前循环中的所述占空比。所述前馈项是通过使用在所述当前循环开始时获取的所述输入侧电压值和所述输出侧电压值而导出的。所述加法项是通过反映电流偏差和前一循环中的占空比而确定的，所述电流偏差是所述输出电流的目标值与前一循环中的所述电流测量值之间的差，并且所述加法项被加到所述前馈项并且对应于所述当前循环中的所述输出电流的增加。利用此方面的电压控制系统，由于通过使用所述电流偏差和所述前一循环中的所述占空比而确定的所述加法项，能够获得所述输出电流的增加以便在所述当前循环中更多减小所述电流偏差。因此，即使在电流目标值在所述前一循环期间大大地改变的情况下，也能够抑制相对于所述电流目标值的改变出现所述转换器装置的响应延迟，从而使得有可能增加所述转换器装置的可控性。

在以上方面的电压控制系统中，所述加法项可以取与所述占空比的增加量相对应的值，如果所述加法项被加到所述前一循环中的所述占空比，则所述增加量能够将在所述前一循环中获得的所述电流测量值仅增加与所述电流偏差相对应的量。利用此方面的电压控制系统，因为所述加法项是基于所述前一循环中的控制而设置的，所以在所述当前循环开始时导致的所述电流偏差可在所述当前循环期间减小更多。