基于DC/DC串联结构的氢动力系统控制策略及运行特性研究

直流式轨道车辆采用氢燃料电池动力系统供电时,可通过2级DC/DC系统升压满足其高母线电压要求。为了探索此类系统动态运行特性,文章研究以100 kW级燃料电池串联2级DC/DC系统,再采用动力电池直挂母线的方式搭建轨道车辆用氢动力供电系统,提出了系统控制策略并搭建测试平台,基于有轨电车线路开展了系统的动态运行试验。试验结果表明,设置动力电池初始荷电状态在其允许工作范围40%~60%时,完成全线路运行后均逼近于目标值45%;在牵引和制动阶段,最大母线电压波动范围在-4.5%~3.4%。混合动力系统在燃料电池功率变化平缓的前提下能快速响应车辆在不同运行模式下的功率需求,能量控制策略能根据系统内不同故障类型执行预定故障处理动作,2级DC/DC系统之间存在较大的低频电流纹波,但电压纹波小于1.86%,混合动力系统运行状态平稳。