【摘 要】
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随着各国经济发展,传统燃油汽车数量以越来越快的速度增长,给地球环境带来了巨大的负担。为了解决日益严重的环境污染问题,全力发展新能源汽车是各国的首要选择。燃料电池汽车以其无污染、能量密度高等优点成为新能源汽车行业中的发展趋势。然而燃料电池的输出电压比电动汽车直流母线电压低。同时,燃料电池输出电压会随着输出电流的增大显著减小。为了满足燃料电池对电动汽车输入电压的要求,本文提出了一种非隔离式DC-DC变
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随着各国经济发展，传统燃油汽车数量以越来越快的速度增长，给地球环境带来了巨大的负担。为了解决日益严重的环境污染问题，全力发展新能源汽车是各国的首要选择。燃料电池汽车以其无污染、能量密度高等优点成为新能源汽车行业中的发展趋势。然而燃料电池的输出电压比电动汽车直流母线电压低。同时，燃料电池输出电压会随着输出电流的增大显著减小。为了满足燃料电池对电动汽车输入电压的要求，本文提出了一种非隔离式DC-DC变换器结构，并从变换器的工作原理、性能分析、故障诊断等方面对所提变换器展开研究。
首先，对所提变换器的拓扑结构进行工作性能分析，推导变换器的电压增益和功率器件的电压电流应力计算公式，与已提出的一些燃料电池用DC-DC变换器从电压增益、器件数量等方面进行了详细的对比。在此基础上，对所提变换器进行器件参数计算和器件选型。
其次，为保证变换器安全稳定运行，针对变换器中的功率开关管可能出现的开路和短路故障问题，设计了相应的诊断策略。通过对变换器故障特性分析，选取了电感电压信号和驱动信号作为故障诊断特征量，在此基础上设计了一套基于逻辑门电路的故障诊断策略，从原理上详细分析了所提故障诊断策略的有效性。
最后，搭建Psim和Simulink模型对所提变换器和故障诊断策略进行仿真验证。设计了一台额定功率为100W的实验样机对所提变换器进行实验验证。根据参数计算和器件选型的结果，使用DSP28335作为主控芯片进行硬件设计和控制程序设计。实验样机在有输入扰动和负载扰动时，输出能稳定在200V，额定状态下变换器的效率为85.1％。实验结果与理论计算基本相同，验证了所提变换器的有效性和合理性。
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