本发明专利技术公开一种燃料电池不间断电源无缝切换控制方法。逆变供电模式向燃料电池供电模式切换时，在燃料电池冷启动阶段，能量管理单元控制母线电压，提供负载能量，一旦燃料电池空载冷启动完毕，直流-直流变换器启动控制母线电压，能量管理单元转为电流控制模式，控制输出电流缓慢下降，使燃料电池输出电流缓慢上升，在燃料电池供电模式向逆变供电模式切换时，整流器启动控制母线电压，直流-直流变换器转为电流控制模式，控制燃料电池输出电流缓慢下降。本发明专利技术实现了燃料电池供电模式和逆变供电模式的无缝切换，避免了燃料电池直接带载冷启动，控制了燃料电池输出功率缓慢变化，保证了燃料电池的安全和使用寿命，保证了切换过程中负载供电连续性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种不间断电源电源无缝切换控制方法，尤其是涉及。
技术介绍
采用燃料电池作为备用电源的不间断电源装置比采用蓄电池作为备用能源的不间断电源装置具有备用时间长、可靠性高、环保等优点。燃料电池不间断电源系统不仅应保证工作模式正常运行，还需要实现工作模式间无缝切换，实现供电连续。为了保障燃料电池长寿命，燃料电池采用冷备用方式，同时燃料电池输出响应惯性较大，频繁的负载快速波动将缩短燃料电池的寿命，燃料电池理想的运行条件是要让它的输出尽量平稳，燃料电池的特殊性决定了切换方式与传统不间断电源有明显区别。按照传统不间断电源的切换方法， 燃料电池直接带载冷启动，会出现启动失效，同时会威胁到燃料电池的安全和使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，以解决燃料电池的冷启动和输出功率平稳变化，保证燃料电池的安全、使用寿命和负载供电不间断，实现燃料电池供电模式和逆变供电模式的无缝切换。本专利技术采用的技术方案是一、在逆变供电模式向燃料电池供电模式切换时方法如下1)在燃料电池冷启动阶段，能量管理单元控制母线电压，提供负载能量，直到燃料电池空载冷启动完毕；2)燃料电池空载冷启动完毕后，直流-直流变换器启动控制母线电压，能量管理单元转为电流控制模式，控制输出电流下降，使燃料电池输出电流上升；二、在燃料电池供电模式向逆变供电模式切换时方法如下整流器启动控制母线电压，直流_直流变换器转为电流控制模式，控制燃料电池输出电流下降，从而实现了模式间无缝切换。在逆变供电模式和燃料电池供电模式切换过程中，能量管理单元的切换控制通过第一超级电容电压控制环节、第二超级电容电压控制环节、第一母线低频电流检测环节、第二母线低频电流检测环节、第一母线突变电流检测环节、第二母线突变电流检测环节、第一母线电压控制环节、第二母线电压控制环节、第一指令电流勻速缓降环节、第二指令电流勻速缓降环节、第一电流内环控制环节、第二电流内环控制环节和切换控制开关Tran_sig来实现。当Trarusig为1时，系统运行于燃料电池冷启动阶段，能量管理单元通过第一母线电压控制环节、第二母线电压控制环节、第一电流内环控制环节、第二电流内环控制环节控制母线电压，当Trarusig为2时，系统运行于能量管理单元辅助燃料电池带载阶段，能量管理单元通过第一指令电流勻速缓降环节、第二指令电流勻速缓降环节、第一电流内环控制环节、第二电流内环控制环节控制输出电流下降到零，当Tran_sig为3时，系统运行于燃料电池独立供电模式，能量管理单元通过第一母线低频电流检测环节、第二母线低频电流检测环节、第一母线突变电流检测环节、第二母线突变电流检测环节、第一电流内环控制环节、第二电流内环控制环节控制输出电流跟踪母线低频电流纹波和突变电流，当Tran_sig 为O或4时，不平衡负载下，能量管理单元通过第一母线低频电流检测环节、第二母线低频电流检测环节、第一电流内环控制环节、第二电流内环控制环节控制输出电流跟踪母线低频电流纹波。 在逆变供电模式和燃料电池供电模式切换过程中，直流-直流变换器的切换控制通过第三母线电压控制环节、第四母线电压控制环节、第三指令电流勻速缓降环节、第四指令电流勻速缓降环节、第三电流内环控制环节、第四电流内环控制环节和切换控制开关 Tran_sig来实现。当Tran_Sig为0、1时，直流-直流变换器不工作，当Tran_Sig为2、3时，直流-直流变换器工作于电压控制模式，通过第三母线电压控制环节、第四母线电压控制环节、第三电流内环控制环节、第四电流内环控制环节控制母线电压，当Tran_s i g为4时，整流器启动阶段，直流-直流变换器工作于电流控制模式，通过第三指令电流勻速缓降环节、第四指令电流勻速缓降环节、第三电流内环控制环节、第四电流内环控制环节控制燃料电池电流下降到零。本专利技术具有的有益效果是本专利技术的，实现了燃料电池供电模式和逆变供电模式的无缝切换，通过能量管理单元辅助燃料电池空载冷启动，避免了燃料电池直接带载冷启动，在切换过程中控制燃料电池输出功率缓慢变化，保证了燃料电池的安全和使用寿命，保证了切换过程中负载供电的连续性。附图说明图1是本专利技术的整体切换控制方法示意图。图2是本专利技术的运行模式切换过程示意图。图3是图2中0_tQ时刻系统运行示意图。图4是图2中、_、时刻系统运行示意图。图5是图2中、_、时刻系统运行示意图。图6是图2中、_、时刻系统运行示意图。图7是图2中、_、时刻系统运行示意图。图8是图2中、_、时刻系统运行示意图。图中1、第四母线电压控制环节，2、第四指令电流勻速缓降环节，3、第三母线电压控制环节，4、第三指令电流勻速缓降环节，5、第四电流内环控制环节，6、第三电流内环控制环节，7、第二母线电压控制环节，8、第二指令电流勻速缓降环节，9、第一母线电压控制环节，10、第一指令电流勻速缓降环节，11、第二母线低频电流检测环节，12、第二母线突变电流检测环节，13、第一母线低频电流检测环节，14、第一母线突变电流检测环节，15、第二电流内环控制环节，16、第一电流内环控制环节，17、第二超级电容电压控制环节，18、第一超级电容电压控制环节，19、切换控制开关Tran_sig。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术的整体切 换控制方法示意图，主电路包括旁路开关、整流器、 逆变器、燃料电池、直流-直流变换器、能量管理单元。当电网掉电时，逆变供电模式需要转为燃料电池供电模式。当电网恢复，燃料电池供电模式需要转为逆变供电模式。在逆变供电模式和燃料电池供电模式切换过程中，能量管理单元的切换控制通过第一超级电容电压控制环节18、第二超级电容电压控制环节17、第一母线低频电流检测环节13、第二母线低频电流检测环节11、第一母线突变电流检测环节14、第二母线突变电流检测环节12、第一母线电压控制环节9、第二母线电压控制环节7、第一指令电流勻速缓降环节10、第二指令电流勻速缓降环节8、第一电流内环控制环节16、第二电流内环控制环节15和切换控制开关Tran_sig 19来实现。直流-直流变换器的切换控制通过第三母线电压控制环节3、第四母线电压控制环节1、第三指令电流勻速缓降环节4、第四指令电流勻速缓降环节2、第三电流内环控制环节6、第四电流内环控制环节5和切换控制开关Tran_sig 19来实现。逆变供电模式需要转为燃料电池供电模式时，整流器关闭，燃料电池供电模式需要转为逆变供电模式时，整流器开启。如图2所示，本专利技术的燃料电池供电模式和逆变供电模式切换过程示意图。0-、 段逆变供电阶段，t:、为电网失效检测阶段，trt2为燃料电池冷启动阶段，t2、3为能量管理单元辅助燃料电池带载切换阶段，t3、4为燃料电池供电模式阶段，t:t5为整流器启动阶段，t>t5为逆变供电模式。考虑到燃料电池冷备用和燃料电池输出功率尽量平稳的限制条件，本专利技术的无缝切换控制方法可以保证燃料电池安全和长寿命，分阶段说明如下阶段ι 逆变供电模式阶段(ο-、)如图3所示，0-、时刻系统运行示意图，本阶段电网正常，燃料电池不间断电源系统处于逆变供电模式，电网通过整流器、逆变器给负载供电，直流-直流变换器不工作。如图1 所示，这段时间，Tran_sig 19为本文档来自技高网...
【技术保护点】
１． 一种燃料电池不间断电源无缝切换控制方法，其特征在于：一、在逆变供电模式向燃料电池供电模式切换时方法如下：１）在燃料电池冷启动阶段，能量管理单元控制母线电压，提供负载能量，直到燃料电池空载冷启动完毕；２）燃料电池空载冷启动完毕后，直流－直流变换器启动控制母线电压，能量管理单元转为电流控制模式，控制输出电流下降，使燃料电池输出电流上升；二、在燃料电池供电模式向逆变供电模式切换时方法如下：整流器启动控制母线电压，直流－直流变换器转为电流控制模式，控制燃料电池输出电流下降，从而实现了模式间无缝切换。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张文平，徐德鸿，李霄，董德智，陈敏，谢人，李海津，吴小田，孙超，
申请(专利权)人：浙江大学，台达环境与教育基金会，
类型：发明
国别省市：86
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。