随着新能源发电技术的迅猛发展,燃料电池技术也受到越来越多的关注。然而,燃料电池的输出特性较软且动态响应慢,需要使用专门的DC/DC变换器将其输出能量转化为可利用的电能,因此相应的DC/DC变换器的研究也是一大热点。为了降低燃料电池输出纹波,提高变换器的转换效率及动态响应性能,本文开展了燃料电池用DC/DC变换器模型预测控制的研究,主要内容如下:设计了燃料电池用DC/DC变换器的拓扑结构。根据需求分析及技术参数的要求,设计了一种两级式、高升压比、低纹波率的DC/DC变换器,其中前级为交错并联Boost变换器,后级为自耦移相全桥升压电路。同时,对功率电路的参数进行了计算并完成器件选型,设计了散热器的规格参数,搭建了热仿真模型并完成热仿真。建立了燃料电池用DC/DC变换器的预测模型。由于变换器为两级式结构,且前后两级可以独立控制,因此,基于KCL定律及KVL定律,分别列出了前后级电路在每个周期内的状态空间方程,得到了连续时域下的数学模型。离散化数学模型,引入预测时域P及控制时域M,即得到了完整的预测模型,为变换器的模型预测控制器的设计奠定了基础。设计了模型预测控制器。基于变换器的预测模型,引入了控制目标的权重系数,设计了合理的价值函数。最小化价值函数,得到了最优化的控制量。通过确定电流稳态误差为主要控制目标,选择了合理的权重系数值,基于仿真软件搭建了仿真平台并编写了预测算法程序模块。完成了预测控制策略下的变换器的仿真,并将仿真结果与传统PI控制的仿真结果进行了对比分析。设计了燃料电池用DC/DC变换器样机,通过实验对模型预测控制算法的有效性进行了验证。结合模型预测控制DC/DC变换器的控制复杂程度,设计了基于DSP的控制系统,对子程序模块进行了设计。根据功率电路的参数,设计了弱电部分的采集板、驱动板的部分参数。最后,搭建了燃料电池用DC/DC变换器的实验样机,完成了模型预测控制及传统PI控制下的实验,对比分析两者的实验结果,验证了本文基于DC/DC变换器所提出的模型预测控制算法及方案的可行性和有效性。