[實用新型]一種模擬燃料電池外特性的電源

無效

• 申請號: 200920242497.2
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN201557054U
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 馮曉云;李水昌;葛興來;熊成林
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

技術領域

本實用新型涉及一種電源，尤其涉及一種模擬燃料電池外特性的電源。

背景技術

近年來，隨著新能源的興起，燃料電池作為一種極具廣闊前景的新能源倍受關注，相關的技術研發也在積極進行。燃料電池的研發主要有兩方面，一是研究燃料電池本身，以獲得更好的特性，這主要涉及化學、機械等內容。二是燃料電池的應用，即根據燃料電池的外特性，按照具體的應用環境，開發相應的燃料電池應用技術方案。目前，燃料電池的應用開發(如燃料電池電動車)非常活躍。但是，直接利用燃料電池來進行應用方案的研究與設計，還存在許多問題：首先，燃料電池的制造工藝要求較高，成熟產品較少，價格高；其次，燃料電池所需的燃料——高純度氫氣的制取、儲存與運輸困難；并且，不同種類的燃料電池具有不同的外特性，甚至，同一種類不同時期的燃料電池也有不同的外特性，因而要進行燃料電池的應用研發，需要購置多種不同的電池。以上這些因素導致在燃料電池應用的研發過程中，用實際的燃料電池來進行應用方案中的試驗與分析，其成本過于高昂，且操作復雜，極大地限制了燃料電池的應用開發。

實用新型內容

本實用新型的目的就是提供一種模擬燃料電池外特性的電源，該電源在燃料電池的開發設計中能代替實際的燃料電池，給出符合燃料電池外特性的輸出電壓、電流，可以模擬各種不同類型的燃料電池，降低燃料電池的應用開發成本，大大縮短其研發周期。

本實用新型實現其發明目的，所采用的技術方案是：一種模擬燃料電池外特性的電源，其組成為：

變壓器、繼電器、整流器、調整管和負載依次相連；

控制器的RS232端口與計算機相連、控制信號輸出端與繼電器的控制端相連；

控制器的模擬信號輸入端一、二分別與電壓檢測電路、電流檢測電路的輸出端相連，電壓檢測電路與負載相連，電流檢測電路串接在調整管與整流器之間；

控制器的模擬信號輸出端一、二分別與放大器一、二的同相輸入端相連，放大器一、二的反相輸入端分別與電壓檢測電路和電流檢測電路的輸出端相連；放大器一、二的輸出端分別通過反比例放大電路一、二與調整管的控制端相連。

本實用新型的工作原理是：

將開發應用中需要研究的燃料電池的外特性參數及最大電壓、最大電流值，通過計算機預置存入控制器中。工作時，220V的市電經變壓器、繼電器、整流器、調整管輸出功率給負載；電壓檢測電路和電流檢測電路，則對負載進行電壓、電流進行檢測，檢測出的電壓、電流信號分別輸入控制器和放大器一、二的反相輸入端；控制器計算得到當前的負載阻抗值，并根據預存的電池的外特性參數得到被模擬電池輸出電壓對應的信號，并進而將該信號通過放大器一與檢測電壓信號進行比較；再通過反比例放大電路一以進行放大，得到閉環電壓控制信號，以控制調整管使其向負載輸出被模擬電池的輸出電壓值。同時，控制器根據預存的最大電流值，輸出與最大電流值對應的信號給放大器二，與檢測電流信號進行比較；再通過反比例放大電路二以進行放大，得到閉環電流控制信號，以控制調整管使其向負載輸出不超過被模擬電池最大電流值的輸出電流。由于閉環電流控制信號與閉環電壓控制信號是并聯在調整管的控制端，因此兩個控制信號中，由幅值更大的控制信號對調整管起控制作用；在電流沒有達到設定的最大值之前，閉環電流控制信號小于閉環電壓控制信號，由閉環電壓控制信號控制調整管；當檢測電流大于預設的最大電流值時，反比例放大電路二輸出的閉環電流控制信號大于閉環電壓控制信號，此時由閉環電流控制信號控制調整管，對負載及電池實施過流保護控制。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

一、在沒有燃料電池的情況下，根據已知的燃料電池外特性參數，就可以實現與燃料電池外特性一致的電源輸出，大大方便了燃料電池應用方案的試驗與測試，顯著降低了燃料電池的應用開發成本，大大縮短其研發周期。

二、本實用新型的模擬電源，通過與控制器相連的計算機，靈活地進行參數的修改與設置，其操作方便，并可以模擬各種不同類型的燃料電池，應用范圍廣。且其測試結果可以很方便地通過計算機進行顯示與保存、分析，更有利于燃料電池的應用研發。

上述的電壓檢測電路的具體構成為：串聯的兩電阻并聯在負載上，兩電阻的連接點為電壓檢測電路的輸出端。

上述的電流檢測電路的具體構成為：整流器與調整管間串接分流器，分流器上并聯電流放大器，電流放大器的輸出端即為電流檢測電路的輸出端。

上述的變壓器為三抽頭隔離變壓器，其輸入端經熔斷器接到交流220V網電，變壓器三個抽頭分別與繼電器的三個輸入端相連。