燃料电池用逆变电源系统技术方案

本实用新型专利技术涉及燃料电池用逆变电源系统以解决现有技术中的逆变系统只能组成三相电输出系统或单相电输出系统的技术问题。本实用新型专利技术的三组变压器相互隔离时，控制相应电压型单相逆变模块的触发相位使由三组变压器输出端的输出相位错开120度即可组成三相电输出系统。若将三组变压器一次侧的同名端短接，同时将三组变压器二次侧的同名端也短接，即可保证三组变压器输出端的输出相位相同，此时即组成了单相电输出系统。所以使用本实用新型专利技术时可以根据用户现场的需求，组成单相电输出系统或三相电输出系统，扩展了系统的功能和使用灵活性。

Inverter power system for fuel cell

The utility model relates to the inverter power supply system for fuel cells to solve the technical problems that the inverter system in the existing technology can only form a three phase electric output system or a single phase electric output system. When the three sets of transformers in the utility model are isolated from each other, the trigger phase of the corresponding voltage type single-phase inverter module makes the three-phase electric output system composed of the output phase of the three sets of transformer outputting 120 degrees. If the same name end of the first side of the three sets of transformers is short connected, and the same name of the two sides of the three sets of transformers is also short, the output phase of the three sets of transformers can be guaranteed to be the same, that is, the single-phase electrical output system is formed. Therefore, the use of the utility model can make up a single phase electric output system or a three phase electric output system according to the needs of the user, and expand the function and the flexibility of the system.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池用逆变电源系统
本技术涉及燃料电池用逆变电源系统。
技术介绍
燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，其具有以下优点：一是燃料电池发电不受卡诺循环的限制。理论上，它的发电效率可达到85％～90％，但由于工作时各种极化的限制,目前燃料电池的能量转化效率约为40％～60％；若实现热电联供，燃料的总利用率可高达80％以上。二是燃料电池以天然气等富氢气体为燃料时，二氧化碳的排放量比热机过程减少40％以上，这对缓解地球的温室效应是十分重要的；另外，由于燃料电池的燃料气在反应前必须脱硫，而且按电化学原理发电，没有高温燃烧过程，因此几乎不排放氮和硫的氧化物，减轻了对大气的污染。三是液氢燃料电池的比能量是镍镉电池的800倍，直接甲醇燃料电池的比能量比锂离子电池(能量密度最高的充电电池)高10倍以上；目前，燃料电池的实际比能量尽管只有理论值的10％，但仍比一般电池的实际比能量高很多。四是燃料电池结构简单，运动部件少，工作时噪声很低；即使在11MW级的燃料电池发电厂附近，所测得的噪音也低于55dB。五是当燃料电池的负载有变动时,它会很快响应；无论处于额定功率以上过载运行或低于额定功率运行，它都能承受且效率变化不大；燃料电池的这种运行高度可靠的特性使其可作为各种应急电源和不间断电源使用。由于燃料电池的输出电流为直流电，用于民用领域需要把直流电逆变成交流电，这就需要用到DC/AC转换装置逆变器。以氢燃料电池为例对燃料电池输出的直流电存在的缺点介绍如下：一是燃料电池的输出电压不稳定。二是输出功率反应慢，即在负荷增加时，由于化学反应的原因燃料电池的输出能量增加需要时间，存在输出滞后的问题，造成输出电压过低超出DC/AC电源的允许范围，不能正常工作；负荷减少时，输出能量减少也需要时间，不能立刻减少，造成输出电压过高，损坏DC/AC电源的元器件。由于以上原因，燃料电池发电用的逆变器的技术要求不同于一般的DC/AC逆变器，要求燃料电池发电用的逆变器能够解决以上燃料电池存在的缺点，才能满足正常的燃料电池发电功能。申请号为2011100497326、名称为“一种直流高压双向DC/DC变换器储能装置”的中国专利实质上公开了一种燃料电池供电系统，该供电系统包括燃料电池、三相逆变模块和与燃料电池并联的能量缓冲单元，能量缓冲单元能平稳电池供电系统的输出电压和输出能量，满足负载输出要求。但现有技术中三相逆变模块的输出只能组成三相电输出系统，却不能组成单相电输出系统，限制了供电系统的使用；在需要使输出组成单相电输出系统时，只能使用单相逆变模块。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种燃料电池用逆变电源系统以解决现有技术中的逆变系统只能组成三相电输出系统或单相电输出系统的技术问题。为实现上述目的，本技术的燃料电池用逆变电源系统采用以下技术方案：燃料电池用逆变电源系统，包括三相逆变模块，三相逆变模块包括三组并联设置的电压型单相全桥逆变模块，每组电压型单相全桥逆变模块后均导电连接有一组变压器，变压器的二次侧设置有用于将系统中电能输出的输出端。还包括用于封装单组电压型单相全桥逆变模块的逆变模块封装机箱和用于封装三组变压器的变压器封装机箱，逆变模块封装机箱有三个以分别封装三组电压型单相全桥逆变模块。逆变模块封装机箱与变压器封装机箱通过热插拔端子连接。热插拔端子包括插头与插座，每个逆变模块封装机箱上均安装有两组所述插头，变压器封装机箱上安装有所述插座，变压器封装机箱上安装有六个插座以供三个逆变模块封装机箱上的插头热插拔连接，逆变模块封装机箱上设置有至少两组导向销或导向孔，变压器封装机箱上设置有与所述导向销或导向孔配合以对插头与插座的安装过程进行导向的适配结构。为三相逆变模块供电的主回路上设置有直流输入接触器、预充电接触器和限流电阻，预充电接触器和限流电阻与直流输入接触器并联；三相逆变模块包括控制器，控制器与预充电接触器、直流输入接触器及电压型单相全桥逆变模块中的直流电容均控制连接。其中的直流输入接触器、预充电接触器和限流电阻组成控制单元，在开机时，有控制单元接通预充电继电器，通过限流电阻在允许的充电电流范围内给逆变模块的直流电容充电，当逆变模块的直流母线电压达到额定值时，接通主输入直流接触器，断开预充电继电器，切除预充电线路。在逆变模块故障时，断开主输入直流接触器，隔离燃料电池、能量缓冲单元，防止故障扩大。燃料电池用逆变电源系统还包括用于与燃料电池并联以为三相逆变模块供电的能量缓冲单元。能量缓冲单元主要有蓄电池或超级电容构成，作用是当发电系统启动时，为整个系统的启动提供动力；起到平稳氢燃料电池的输出电压和输出能量的作用，在输出符合突然加载时，燃料电池的输出功率不能支持负载时，临时有蓄电池或超级电容提供能量，满足负载输出要求。在负载突然减少时，吸收燃料电池输出的超量能量，平稳DC/AC单元直流母线的电压，抑制母线电压不能超过母线电压不能突变超过允许电压范围，保护DC/AC单元的元器件不会损坏本技术的有益效果如下：本技术在每相电压型单相全桥逆变模块后均导电连接有一组变压器，变压器一次侧的两个连接端子分别连接在相应单相全桥逆变模块的两根输出线上。三组变压器相互隔离时，控制相应电压型单相逆变模块的触发相位使由三组变压器输出端的输出相位错开120度即可组成三相电输出系统。若将三组变压器一次侧的同名端短接，同时将三组变压器二次侧的同名端也短接，即可保证三组变压器输出端的输出相位相同，此时即组成了单相电输出系统。所以使用本技术时可以根据用户现场的需求，组成单相电输出系统或三相电输出系统，扩展了系统的功能和使用灵活性。附图说明图1为本技术的燃料电池用逆变电源系统的一个实施例的结构示意图；图2为图1中逆变模块封装机箱的结构示意图；图3为图1中变压器封装机箱的结构示意图。具体实施方式本技术的燃料电池用逆变电源系统包括燃料电池1、能量缓冲单元2、三相逆变模块和变压器模块。能量缓冲单元2与燃料电池1并联，为可输出直流电的蓄电池或超级电容。燃料电池1与能量缓冲单元2并联，两者的输出经主回路向后传输共同为三相逆变模块供电，三相逆变模块用于实现DC/AC转换。变压器模块用于实现三相电输出系统与单相电输出系统的转换。三相逆变模块包括控制器和三组并联设置的电压型单相全桥逆变模块A，电压型单相全桥逆变模块A的具体电路结构、控制方式和工作原理均为现有技术，在此不再详细介绍。主回路上设置有直流输入接触器3，主回路上还设置有与直流输入接触器3并联的预充电接触器4和限流电阻5。在本技术的逆变电源系统刚开始工作时，控制器控制预充电接触器4接通为三相逆变模块供电，供电同时也为电压型单相全桥逆变模块A中的直流电容充电。当直流电容上的电压达到设定值时控制器控制预充电接触器4断开、直流输入接触器3闭合为三相逆变模块供电。限流电阻5的设置能限制为直流电容充电时的电流值维持在较小值，而直流电容在小电流情况下被充电不易发生电容击穿事故，有利于保证直流电容乃至整个逆变电源系统的安全运行。每组单相全桥逆变模块后均导电连接有一组变压器6，变压器6的二次侧设置有输出端7，所以单相全桥逆变模块A中的输出电压均经变压器变换之后输出。三组单相全桥逆变模块后连接的变压器6共同组成变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.燃料电池用逆变电源系统，包括三相逆变模块，其特征在于：三相逆变模块包括三组并联设置的电压型单相全桥逆变模块，每组电压型单相全桥逆变模块后均导电连接有一组变压器，变压器的二次侧设置有用于将系统中电能输出的输出端。

【技术特征摘要】
1.燃料电池用逆变电源系统，包括三相逆变模块，其特征在于：三相逆变模块包括三组并联设置的电压型单相全桥逆变模块，每组电压型单相全桥逆变模块后均导电连接有一组变压器，变压器的二次侧设置有用于将系统中电能输出的输出端。2.根据权利要求1所述的燃料电池用逆变电源系统，其特征在于：还包括用于封装单组电压型单相全桥逆变模块的逆变模块封装机箱和用于封装三组变压器的变压器封装机箱，逆变模块封装机箱有三个以分别封装三组电压型单相全桥逆变模块。3.根据权利要求2所述的燃料电池用逆变电源系统，其特征在于：逆变模块封装机箱与变压器封装机箱通过热插拔端子连接。4.根据权利要求3所述的燃料电池用逆变电源系统，其特征在于：热插拔端子包括插头与插座，每个逆变模块封装机箱上均安装有两组所述插头，变压器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李群，宋正杰，
申请(专利权)人：北京硕瑞伟业控制技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11