燃料電池發(fā)動機輸出的電壓一般為240～450V，燃料電池的輸出電壓隨著燃料電池輸出的電流的增大而減小。另外，由于燃料電池不能充電，因此，配置單向全橋DC/DC轉換器，將燃料電池的波動電流轉換為穩(wěn)定、可控的直流電源。全橋DC/DC轉換器輸入端用4個導通開關和4個整流二極管共同組成大功率的直流電轉換器（IGBT），中部為高頻變壓器Tr，輸出端用4個整流二極管共同組成整流器。絕緣型全橋DC/DC轉換器電路的原理如圖12-3所示。

圖12-3　絕緣型全橋DC/DC轉換器的原理

當導通開關T1先導通時，在延遲一定的α電位角后再導通開關T4，而T2和T3被截止。T1和T4輪流導通180°電位角，此時電壓U1＝Uin。然后轉換為開關T2先導通，在延遲一定的電位角后，再導通開關T3，而T1和T4被截止，T2和T3輪流導通180°電位角，此時電壓U1＝-Uin。當控制4個開關管輪流導通時，將產生交變電壓和電流，在A、B兩個點上可以得到一個交流方波電壓和電流。

在交流方波電壓原邊電路中串聯(lián)一個電容C2，以防止變壓器的磁偏心，然后將交流方波電壓U1輸入到變壓器Tr的原邊中，變壓器通過調節(jié)占空比來調節(jié)輸出電壓Uo，控制和保持副邊輸出電壓Uo的穩(wěn)定。副邊后面與一個4管整流器相連接，通過整流后在C、D兩個點上可以得到一個直流電壓。C、D電路中加入由電感Lf和電容Cf組成的濾波器，將直流方波電壓中的高頻分量濾除，得到一個平直的直流電壓。

只要改變導通時間，就可以調節(jié)輸出電壓Uo的值。選擇智能控制的大功率全橋DC/DC轉換器，可以有良好的自我保護能力和使用壽命。

DC/DC轉換器的外特性如圖12-4所示，單向DC/DC轉換器的控制框圖如圖12-5所示。根據(jù)燃料電池汽車的動力性能設計要求，確定DC/DC轉換器輸出電壓的給定值。當燃料電池電流逐漸增大時，電壓基本保持平穩(wěn)，通過對輸出電壓的閉環(huán)控制，實現(xiàn)DC/DC轉換器的恒壓輸出（圖12-4中的AB段）。當燃料電池電流繼續(xù)增大、電壓快速下降時，通過對輸出功率控制，實現(xiàn)DC/DC轉換器的恒功率輸出（圖12-4中的BC段）。由于燃料電池的電壓達到下限值要受到所反應的溫度、壓力和環(huán)境等的影響，圖12-4的BC段的功率不能事先給定，而是用此時通過燃料電池的輸出電壓和電流來測定，并實時對DC/DC的輸出功率進行調節(jié)，這是保證燃料電池不會發(fā)生過放電的關鍵措施。當DC/DC轉換器達到最大輸出電流時，電壓迅速下降（圖12-4中CD段）為恒電流段，其電流值決定DC/DC轉換器的最大輸出電流。

圖12-4　DC/DC轉換器的外特性

圖12-5　DC/DC轉換器的控制框圖

控制芯片控制功率半導體導通、截止。調制方式有PFM（脈沖頻率調制方式）和PWM（脈沖寬度調制）兩種方式。PFM調制時開關脈沖寬度一定，通過改變脈沖輸出的時間，使輸出電壓達到穩(wěn)定。PWM（脈沖寬度調制）方式開關脈沖的頻率一定，通過改變脈沖輸出寬度，使輸出電壓達到穩(wěn)定。通常情況下，采用PFM和PWM這兩種不同調制方式的DC/DC轉換器的性能不同點見表12-2。

表12-2　兩種不同調制方式轉換器的性能不同點

在選用較低頻率的情況下，小負載時，效率較高，輸出電壓的紋波較大。在選用較高頻率的情況下，小負載時，效率很低，輸出電壓的紋波較小。因此，在小負載或待機時間較長的情況下，選用低的頻率，轉換電路的效率較高，但若考慮輸出電壓的紋波問題，若選用高的頻率，紋波電壓會較小。DC/DC轉換器通過開關動作進行升壓或降壓，特別是晶體管或場效應管處于快速開關時，會產生尖峰噪聲以及電磁干擾。