1、 中文 4800 字 出处： Du Q, Qi B, Luo J, et al. Analysis and design of a high-power electronic load controller for the fuel cell stack testingC/ Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2010 the 5th IEEE Conference on. IEEE, 2010:1098-1102. 分析并设计一个大功率电子负载 控制器为燃料电池组测试 摘要 燃料电池 （ FC）组是燃料电池电动车的动力源，他的输出
2、电流和功率通常相互需要通过测试来控制。电子负载控制器（ ELC）经常被引入 FC 测试系统来控制直流总线。这样的负载所要求的特点应该有高功率、高可靠性、高转速和低成本的动态响应。在本文中，一个高特性的电子负载控制器对燃料电池组进行测试是根据燃料电池组的输出特性要求。为了确保持续的输入电流，主电路采用双并联BUCK 和 LC 滤波器。为了抑制有输入滤波器引起的共振，输入电流的负载循环传递函数的获得通过使用平均模型，然后通过闭环控制 实习有效电 流模式。以燃料电池组极化曲线为基础，也可以实现有功功率模式和欠压保护功能。这种电子负载控制器已经成功运用于 60KW 的燃料电池组测试系统中，同时取得了良
3、好的精度和动态特性。 关键词 ：燃料电池；电子负载；输入电流和功率控制 1 引言 近年来，能源短缺和环境污 染的问题不断的被恶化。燃料电池电动车因为节能和环保特性已经将世界的目光吸引到汽车方面。燃料电池组是燃料电池电动车的动力源，他的输出性能直接影响汽车的流动性，因此，必须在安装前进行测试和评估。 广泛使用的设备包括电阻，水电阻和电子负载。电阻和水电阻可以应用于高功 率燃料电池组的测试。然而，前者只能达到连续调整，并且有一个固定的电阻或者负载特性曲线。 虽然后者可以实现无级调整， 但是 可调范围比较狭窄，只能履行的输出特性曲线测试的一部分 。尽管从很多不同的工厂能提供不同种类的电子负载控制器【
4、 1-4】，但只有很少是专门进行燃料电池系统测试的，他们缺乏交流和欠电压保护功能，因此给燃料电池组的测试增加了难度【 5】。此外，市场上的产品非常的昂贵，每千瓦的耗资高达数千美元【 6】。 制造商的网站和产品说明书上不提供他们产品的设计细节，从相关文件上获得的资料也是很有限的。以一个 12V/5A 的燃料电池控制器样本为原型进行测试【 7】，它使用全桥，结合模拟控制和数字控制，这种电子负载控制器有较强的适应性。另一种可控的直流负载引入，它可以产生完整的燃料电池组极化曲线以及太阳能电池阵列 V-I 特性。这种可编程直流负载可以用来模拟一个可变电阻、可变电流或可变电力负荷，参考文献【 8】对电子负
5、载控制器和燃料电池作了详细介绍以及低功率电子负载控制器的发展。 在此提供一个高功率电子负载控制器的建议。在第二部分， 燃料电池 输出特性试验要求和试验平台的结构将 提出。第三部分和第四部分是目前控制电路和系统设计的电子负载控 制器。 一个 60KW 的 样机的开发是为了证明 设计过程的有效性 ， 仿真和实验结果验证了分析和设计过程。 2 燃料电池组 测试要求输出特性和测试纲领 结构 A 燃料电池组 测试要求 的输出特性 燃料电池组的主要电气性能检测项目包括它的极化曲线（ V-I 特性曲线）和动态。单个电池的极化曲线可以分为 3 个区域：活跃的区域，欧姆极化的区域和浓度极化区域，如图 1 所示。
6、活跃的区域是在负载开始的时候，此时输出电压下降快。活跃区域后面是欧姆极化区域，此时输出电压几乎成线性下降，输出电流成线性增加。当输出电压下降到一个固定值，如果继续增加输出电流， 那么单电池将会被过度使用，它的寿命将会大大缩短。这个区域称为浓度极化区域。燃料电池组的极化曲线接近于单电池的，而他的具体参数确定由电池组所包含单个电池的数量、组合模式和衰减率来决定。 图 1 单电池的输出特性 这使得 V-I 特性在不同的燃料电池组中有巨大的差异。动态特性是实际值跟随目标值的响应速率。这 2 个因素确保燃料电池组执行车辆控制的命令，直到它及时正确。输出电流和燃料电池组的功率在测试过程中需要控制，而且一个欠压保护机械装置也需要防止燃料电池组进入浓度极化区域。 B 测试纲领 测试纲领方案如图 2 所示。工业 个人计算机（ IPC）连接燃料电池组和电子负载控制器。它检查通过 CAN 总线的电池组的状态，并发送目标电流值、目标功率值、控制模式和欠压保护值给电子负载控制器。输入电流和功率，也就是燃料电池组的输出电流和功率可以正确的改变通过改变电子
