燃料电池/升压变换器系统的输出电压调节：一种 PI-PBC 方法

本文考虑通过升压变换器连接至不确定负载的质子交换膜燃料电池的电压调节问题。我们表明，尽管燃料电池的电流-电压特性存在固有非线性，但燃料电池/升压变换器系统的电压可通过遵循无源控制 (PBC) 方法设计的简单比例-积分 (PI) 动作进行调节。所考虑的系统由接口燃料电池与电阻负载的 DC-DC 变换器组成。我们表明，对于系统的所有初始条件，变换器的输出电压收敛至其期望常值——且对所有正的 PI 增益值均保证收敛。后一特性简化了通常困难的 PI 增益整定任务。随后提出一种浸入与不变参数估计器，使得在负载未知时 PI-PBC 仍能运行，将输出电压维持在期望水平。证明了整个系统的稳定运行，并通过考虑真实场景的广泛数值仿真验证了该方法，获得了在负载变化下稳健的行为。