PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置，该模组包括：第一电路，其用以连接燃料电池；第二电路，其用以连接PCS变流器输入侧；调压电路，调压电路设有负载和控制开关；以及电压传感器，其用以检测PCS变流器输入侧输入电压；其中，当PCS变流器通过该模组与燃料电池连接时，PCS变流器输入侧与调压电路并联设置。本发明专利技术的有益效果：本发电装置初始启动时，在输出电压高于PCS变流器的启动电压而无法启动PCS变流器时，通过调压电路中负载的接入，并且随着负载功率的提升，燃料电池的输出电流上升、输出电压下降，直到燃料电池的输出电压满足PCS变流器的启动电压时，自动启动PCS变流器，实现燃料电池发电装置的启动。置的启动。置的启动。

【技术实现步骤摘要】
PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置


[0001]本专利技术涉及燃料电池发电设备
，尤其涉及一种PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置。

技术介绍

[0002]氢储能技术，相比传统能源，可以实现气、液、固三态存储，存储过程自耗少、能量密度高、生产方式多样，并可通过制氢和发电，去配合发电厂完成调峰、调频工作，相对以上技术，尤其在装机容量、发电时长等方面，均有着无可比拟的优势。
[0003]储能电站并网侧装机功率往往都在MW级以上，目前，常规接入电网的PCS变流器(储能变流器)输入侧直流电压一般设定在500
‑
900VDC，并有输入电压超压保护机制，当超出电压范围PCS变流器将无法启动，输出侧交流电压则在320
‑
400VAC。但是氢燃料电池发电站，电堆单堆功率也就百kW级，为了最大化的实现燃料电池系统单机功率，减少辅机数量和整个系统的复杂程度，均需采用多个电堆堆叠，再通过串联的方式，去尽力实现提升单机系统功率的目的。
[0004]PCS变流器在工作时，为最大限度的保证其转换效率，选定的额定工作电压应靠近上限，如标准PCS变流器的额定工作电压为800V；燃料电池工作时，单片燃料电池单体的开路电压一般在1V，额定工作电压一般约为0.6V。当多堆串联的电堆额定点电压800V时，按单片0.6V计算，此时经过串联的燃料电池单体约有1300片以上。在燃料电池启动时开路电压将超过1300V，远远超出PCS变流器输入侧的限定电压范围500/>‑
900VDC，这样就导致PCS变流器无法正常启动。
[0005]目前，也有一些发电装置通过在燃料电池和PCS变流器之间增加一个直流变换器(DCDC)装置，用来对燃料电池的开路电压进行转换来满足PCS变流器输入侧的输入电压的限制要求，但是直流变换器成本高昂，且体积较大而额外占用空间，同时，DCDC直流变换器的电路控制逻辑复杂，增加了系统的控制难度，此外，DCDC直流变换器存在转换效率损失，也就导致燃料电池发电装置的整体功率降低。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，为了解决燃料电池启动时开路电压超过PCS变流器输入侧的限定电压范围的问题，本专利技术的实施例提供了一种PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置。
[0007]本专利技术的实施例提供一种燃料电池发电装置的PCS变流器输入侧直流电压自适应模组，包括：
[0008]第一电路，其用以连接燃料电池；
[0009]第二电路，其用以连接所述PCS变流器输入侧；
[0010]调压电路，所述调压电路设有负载和控制开关；
[0011]以及电压传感器，其用以检测所述PCS变流器输入侧输入电压；
[0012]其中，当所述PCS变流器通过该模组与燃料电池连接时，所述PCS变流器输入侧与所述调压电路并联设置。
[0013]进一步地，所述第一电路、所述第二电路、所述电压传感器和所述调压电路可以封装一体。
[0014]进一步地，还包括用以实现蓄电池组与所述燃料电池连接的连接电路。
[0015]进一步地，所述负载包括一电阻；或，所述负载包括多个并联连接的电阻。
[0016]进一步地，所述控制开关为继电器、接触器或断路器。
[0017]并且，本专利技术的实施例还提供了一种燃料电池发电装置，包括：燃料电池、PCS变流器、控制器，以及上述任意一项所述的PCS变流器输入侧直流电压自适应模组；其中，所述PCS变流器输入侧和所述调压电路并联后与所述燃料电池连接；所述控制器分别与所述电压传感器、所述控制开关连接，用以实现所述控制开关在所述输入电压高于预设电压时闭合、在所述输入电压不高于预设电压时断开。
[0018]进一步地，所述燃料电池的电堆可以为多个，所有的电堆串联设置。
[0019]进一步地，所述预设电压为所述PCS变流器的最大输入电压。
[0020]进一步地，所述燃料电池的开路电压大于所述预设电压。
[0021]进一步地，还包括串联连接的蓄电池组和充电控制器，所述蓄电池组连接所述PCS变流器输入侧以供电，所述充电控制器通过所述连接电路与所述燃料电池连接。
[0022]进一步地，所述控制器分别与所述燃料电池、所述PCS变流器、所述蓄电池组、所述充电控制器、所述PCS变流器输入侧直流电压自适应模组连接。
[0023]进一步地，所述燃料电池与所述PCS变流器输入侧直流电压自适应模组、所述PCS变流器输入侧处于电导通状态时；所述蓄电池组与所述PCS变流器输入侧处于电断开状态；所述燃料电池通过所述连接电路选择性地与所述充电控制器、所述蓄电池组处于电断开状态或电导通状态。
[0024]进一步地，所述蓄电池组与所述PCS变流器输入侧处于电导通状态时，所述燃料电池与所述PCS变流器输入侧处于电断开状态，所述燃料电池与所述充电控制器处于电断开状态。
[0025]进一步地，所述蓄电池组与所述PCS变流器输入侧处于电导通状态时，所述燃料电池与所述PCS变流器输入侧处于电导通状态；所述燃料电池与所述充电控制器处于电断开状态。
[0026]进一步地，所述PCS变流器输出侧连接隔离变压器以实现供电。
[0027]本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0028]1、本专利技术的一种PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置，利用燃料电池启动功率稳定的特性，发电装置初始启动时，在输出电压高于PCS变流器可以启动的限定电压而无法启动PCS时，通过调压电路中负载的接入并且随着负载功率的提升，燃料电池的输出电流上升、输出电压下降，使燃料电池的输出电压迅速的降低到PCS变流器输入侧的限定电压范围之内，从而可以顺利启动PCS变流器，实现燃料电池发电装置的启动。
[0029]2、本专利技术的一种PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置，在燃料电池启动瞬间控制调压电路导通来对PCS变流器输入侧进行降压，并且在PCS变流器输入侧输入电压下降后及时控制调压电路断开，可自动完成整个工作过程，反应迅速。
[0030]3、本专利技术的一种PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置，相较于通过直流变换器进行电压转换，结构简单，成本低廉，工作可靠性高，且不会降低燃料电池发电装置的发电功率。
[0031]4、本专利技术的一种PCS变流器输入侧直流电压自适应模组及燃料电池发电装置，在对外供电时可根据实际情况通过燃料电池供电单独供电，通过蓄电池组单独供电，通过燃料电池和蓄电池组共同供电，从而满足不同应用场景下的供电需求。燃料电池根据实际情况还可实现对蓄电池组的充电，大大提高了本公开实用性、适应性和稳定性，满足日趋多能源综合利用的市场需求和应用场景。
附图说明
[0032]图1是本专利技术的PCS变流器输入侧直流电压自适应模组的一种实施例示意图；
[0033]图2是本专利技术的燃料电池发电装置并网时的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PCS变流器输入侧直流电压自适应模组，其适用于燃料电池发电装置，其特征在于，该模组包括：第一电路，其用以连接燃料电池；第二电路，其用以连接所述PCS变流器输入侧；调压电路，所述调压电路设有负载和控制开关；以及电压传感器，其用以检测所述PCS变流器输入侧输入电压；其中，当所述PCS变流器通过该模组与燃料电池连接时，所述PCS变流器输入侧与所述调压电路并联设置。2.如权利要求1所述的PCS变流器输入侧直流电压自适应模组，其特征在于：所述第一电路、所述第二电路、所述电压传感器和所述调压电路封装一体；和/或，还包括连接电路，其用以实现蓄电池组与所述燃料电池连接。3.如权利要求1所述的PCS变流器输入侧直流电压自适应模组，其特征在于：所述负载包括一电阻；或，所述负载包括多个并联连接的电阻。4.如权利要求1
‑
3任意一项所述的PCS变流器输入侧直流电压自适应模组，其特征在于：所述控制开关为继电器、接触器或断路器。5.一种燃料电池发电装置，其特征在于，包括：燃料电池、PCS变流器、控制器以及上述权利要求1～4任意一项所述的PCS变流器输入侧直流电压自适应模组；其中，所述PCS变流器输入侧和所述调压电路并联后与所述燃料电池连接；所述控制器分别与所述电压传感器、所述控制开关连接，用以实现所述控制开关在所述输入电压高于预设电压时闭合、在所述输入电压不高于预设电压时断开。6.如权利要求5所述的燃料电池发电装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子明，郝义国，张江龙，潘涌，黄晶，
申请(专利权)人：武汉格罗夫氢能汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：