移动式并行水氢发电逆变系统技术方案

本发明专利技术提供了移动式并行水氢发电逆变系统，包括逆变器、PWM控制器和功率优化模块，逆变器与燃料电池以及负载连接，用于将燃料电池产生的电能进行逆变后供给负载使用，PWM控制器用于向逆变器发出调节信号，逆变器根据调节信号调节燃料电池输出电压的大小，以使燃料电池的输出功率最大，功率优化模块用于采集燃料电池的状态参数，依据状态参数确定出与燃料电池的最大功率对应的输出电压，并依据确定出的输出电压控制PWM控制器发出调节信号，以使燃料电池的输出功率在PWM控制器的控制下达到最大。该逆变系统能够调节燃料电池的输出电压，以使燃料电池在发电过程中保持输出功率最大，以最大化发电效率。

【技术实现步骤摘要】
移动式并行水氢发电逆变系统
本专利技术涉及水氢发电
，特别涉及移动式并行水氢发电逆变系统。
技术介绍
水氢发电机是一种以甲醇的水溶液作为原料通入制氢系统，制得的高纯氢气通入燃料电池进行电化学反应进而把化学能直接转化为电能的设备，其能量转换效率高，没有噪声污染，并且只排放水和少量二氧化碳，实现了真正的节能环保，因此被认为是新能源动力发展的主流。水氢发电机中负责发电的是燃料电池，通过燃料电池将原料的化学能转化为电能并输出给用电设备。如图1所示，燃料电池的输出电压Vpv与输出功率P之间具有能够用特征曲线描述的特定关系，随着输出电压的增大，输出功率先随之增大，然后随之减小，由此可知输出功率P存在最大输出功率Pmax。目前，在燃料电池发电的过程中，无法将燃料电池的输出电压控制在能使输出功率最大的大小上，同时燃料电池的输出电压的大小可能受到一些因素的影响而随时产生变化，以上两点原因导致无法保持燃料电池的输出功率最大化，因此无法使燃料电池的发电效率保持最大化。
技术实现思路
(一)专利技术目的为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，使燃料电池的输出功率最大化，本专利技术提供了以下技术方案。(二)技术方案本专利技术公开了一种移动式并行水氢发电逆变系统，包括逆变器、PWM控制器和功率优化模块；所述逆变器包括DC-DC转换器以及与所述DC-DC转换器连接的逆变电路，所述DC-DC转换器与的燃料电池连接，所述逆变电路与负载连接；所述PWM控制器与所述DC-DC转换器连接，用于向所述DC-DC转换器发出调节信号，所述DC-DC转换器根据所述调节信号调节所述燃料电池输出电压的大小，以使所述燃料电池的输出功率最大；以及所述功率优化模块包括数据采集单元和电压确定单元，所述数据采集单元用于采集所述燃料电池的状态参数，所述电压确定单元用于依据所述状态参数确定出与所述燃料电池的最大功率对应的输出电压，并依据所述确定出的输出电压控制所述PWM控制器发出所述调节信号，以使所述燃料电池的输出功率在所述PWM控制器的控制下达到最大；其中，所述燃料电池的状态参数包括以下至少一项：阴极温度，阳极温度，出水量，阴极进气量，阳极进气量。一种可能的实施方式中，所述电压确定单元存储有所述燃料电池的状态参数与对应的最大输出功率的输出电压之间关系的数据；所述电压确定单元依据存储的关系数据确定出与所述燃料电池的最大功率对应的输出电压。一种可能的实施方式中，所述电压确定单元还用于：在依据确定出的输出电压控制所述PWM控制器改变所述燃料电池的输出电压后，定量地增加所述确定出的输出电压的大小，并判断所述燃料电池输出功率是否相应增加，在输出功率相应增加的情况下，继续定量地增加输出电压的大小，直到输出功率减小，然后将上一个输出电压的大小定为最终确定出的输出电压大小。一种可能的实施方式中，所述DC-DC转换器包括Buck电路，所述PWM控制器与所述Buck电路的开关器件连接，并将所述调节信号发送至所述开关器件以调节所述开关器件的占空比，进而调节所述燃料电池输出电压的大小。一种可能的实施方式中，所述Buck电路的开关器件为MOS管，所述PWM控制器与所述MOS管的栅极连接，所述Buck电路还包括：第一二极管，其正极与所述燃料电池的正极连接；第一电解电容，其正极与所述第一二极管的负极以及所述MOS管的漏极连接，负极与所述燃料电池的负极连接；第二二极管，其正极与所述燃料电池的负极连接，负极与所述MOS管的源极连接；第一电感，其一端与所述MOS管的源极连接；第一电源，其正极与所述第一电感的另一端连接，负极与所述燃料电池的负极连接；第二电解电容，其正极与所述第一电感的另一端连接，负极与所述燃料电池的负极连接。一种可能的实施方式中，所述逆变电路包括全桥逆变电路以及交流滤波电路，所述交流滤波电路与所述全桥逆变电路以及负载连接。一种可能的实施方式中，所述全桥逆变电路包括：第一晶体管组，其包括第一双极晶体管和第二双极晶体管，所述第一双极晶体管的集电极以及所述第二双极晶体管的发射极均与所述DC-DC转换器连接，所述第二双极晶体管的集电极与所述第一双极晶体管的发射极连接，所述第一双极晶体管的发射极与所述交流滤波电路连接；第二晶体管组，其包括第三双极晶体管和第四双极晶体管，所述第三双极晶体管的集电极与所述第一双极晶体管的集电极连接，所述第四双极晶体管的发射极与所述第二双极晶体管的发射极连接，所述第三双极晶体管的发射极与所述交流滤波电路连接。一种可能的实施方式中，所述交流滤波电路包括：第二电感，其一端与所述第一晶体管组的第一双极晶体管发射极连接；第三电容，其一端与所述第二电感的另一端连接，所述第三电容的另一端与所述第二晶体管组的第三双极晶体管发射极连接，并且，所述第三电容并联于所述负载的两端。一种可能的实施方式中，该逆变系统还包括：至少一个制氢模块，用于以甲醇水溶液为原料制成氢；以及至少一个燃料电池，其与所述逆变器连接，用于通入所述制氢模块制得的氢，将氢的化学能转换为电能，并输出到所述逆变器，以为负载供电。一种可能的实施方式中，该逆变系统安装于车辆交通工具上。(三)有益效果本专利技术提供的移动式并行水氢发电逆变系统，能够调节燃料电池的输出电压，以使燃料电池在发电过程中保持输出功率最大，以最大化发电效率，同时无污染物排放，运行过程零噪声，节能环保，并且能够实现移动式供电。附图说明以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本专利技术，而不能理解为对本专利技术的保护范围的限制。图1是燃料电池的输出电压Vpv与输出功率P的曲线图。图2是本专利技术提供的移动式并行水氢发电逆变系统第一实施例的结构示意图。图3是燃料电池状态变化前后输出电压与输出功率的曲线对比图。图4是本专利技术提供的移动式并行水氢发电逆变系统第二实施例的结构示意图。图5是本专利技术提供的移动式并行水氢发电逆变系统第三实施例的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。下面参考图2-图3详细描述本专利技术提供的移动式并行水氢发电逆变系统第一实施例。本实施例提供的逆变系统，能够调节燃料电池的输出电压，以使燃料电池在发电过程中保持输出功率最大，以最大化发电效率。如图2所示，本实施例提供的逆变系统主要包括：逆变器、PWM控制器和功率优化模块。逆变器包括DC-DC转换器以及与DC-DC转换器连接的逆变电路，DC-DC转换器与的燃料电池连接，逆变电路与负载连接。燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。本实施例中的燃料电池可以为氢燃料电池。氢燃料电池用氢气和氧气作为反应物进行电解水的逆反应，排放出的有害气体极少，发电效率较高，并且不包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动式并行水氢发电逆变系统，其特征在于，包括逆变器、PWM控制器和功率优化模块；所述逆变器包括DC‑DC转换器以及与所述DC‑DC转换器连接的逆变电路，所述DC‑DC转换器与燃料电池连接，所述逆变电路与负载连接；所述PWM控制器与所述DC‑DC转换器连接，用于向所述DC‑DC转换器发出调节信号，所述DC‑DC转换器根据所述调节信号调节所述燃料电池输出电压的大小，以使所述燃料电池的输出功率最大；以及所述功率优化模块包括数据采集单元和电压确定单元，所述数据采集单元用于采集所述燃料电池的状态参数，所述电压确定单元用于依据所述状态参数确定出与所述燃料电池的最大功率对应的输出电压，并依据所述确定出的输出电压控制所述PWM控制器发出所述调节信号，以使所述燃料电池的输出功率在所述PWM控制器的控制下达到最大；其中，所述燃料电池的状态参数包括以下至少一项：阴极温度，阳极温度，出水量，阴极进气量，阳极进气量。

【技术特征摘要】
1.一种移动式并行水氢发电逆变系统，其特征在于，包括逆变器、PWM控制器和功率优化模块；所述逆变器包括DC-DC转换器以及与所述DC-DC转换器连接的逆变电路，所述DC-DC转换器与燃料电池连接，所述逆变电路与负载连接；所述PWM控制器与所述DC-DC转换器连接，用于向所述DC-DC转换器发出调节信号，所述DC-DC转换器根据所述调节信号调节所述燃料电池输出电压的大小，以使所述燃料电池的输出功率最大；以及所述功率优化模块包括数据采集单元和电压确定单元，所述数据采集单元用于采集所述燃料电池的状态参数，所述电压确定单元用于依据所述状态参数确定出与所述燃料电池的最大功率对应的输出电压，并依据所述确定出的输出电压控制所述PWM控制器发出所述调节信号，以使所述燃料电池的输出功率在所述PWM控制器的控制下达到最大；其中，所述燃料电池的状态参数包括以下至少一项：阴极温度，阳极温度，出水量，阴极进气量，阳极进气量。2.如权利要求1所述的逆变系统，其特征在于，所述电压确定单元存储有所述燃料电池的状态参数与对应的最大输出功率的输出电压之间关系的数据；所述电压确定单元依据存储的关系数据确定出与所述燃料电池的最大功率对应的输出电压。3.如权利要求1所述的逆变系统，其特征在于，所述电压确定单元还用于：在依据确定出的输出电压控制所述PWM控制器改变所述燃料电池的输出电压后，定量地增加所述确定出的输出电压的大小，并判断所述燃料电池输出功率是否相应增加，在输出功率相应增加的情况下，继续定量地增加输出电压的大小，直到输出功率减小，然后将上一个输出电压的大小定为最终确定出的输出电压大小。4.如权利要求1所述的逆变系统，其特征在于，所述DC-DC转换器包括Buck电路，所述PWM控制器与所述Buck电路的开关器件连接，并将所述调节信号发送至所述开关器件以调节所述开关器件的占空比，进而调节所述燃料电池输出电压的大小。5.如权利要求4所述的逆变系统，其特征在于，所述Buck电路的开关器件为MOS管，所述PWM控制器与所述MOS管的栅极连...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丁，戚玉欣，
申请(专利权)人：德州新动能铁塔发电有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37