[發(fā)明專利]一種燃料電池放電電源裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410750783.5
• 申請日: 2014-12-09
• 公開（公告）號(hào): CN104539006B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹強(qiáng);于越;任曉丹;羅治軍;龐浩;熊澤成;趙啟良;王永峰;丁圓;王佰超
• 申請（專利權(quán)）人: 許繼電氣股份有限公司;許繼電源有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H01M8/04537;H01M8/04664;H01M8/04858;H02M3/28
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池放電電源裝置，用于燃料電池放電。

背景技術(shù)

燃料電池作為繼火電、水電、核電之后的第四代發(fā)電方式，被譽(yù)為21世紀(jì)清潔、高效的動(dòng)力源，受到人們廣泛的關(guān)注，燃料電池技術(shù)也在飛速地發(fā)展。燃料電池具有高效率、無污染、建設(shè)周期短、易維護(hù)以及成本低的誘人特點(diǎn)，它不僅是汽車最有前途的替代清潔能源，還能廣泛用于航天飛機(jī)、潛艇、水下機(jī)器人、通訊系統(tǒng)、中小規(guī)模電站、家用電源，又非常適合提供移動(dòng)、分散電源和接近終端用戶的電力供給，還能解決電網(wǎng)調(diào)峰問題。隨著燃料電池的商業(yè)化推廣，市場前景十分廣闊。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池放電電源裝置，用以解決燃料電池一般應(yīng)用的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：

一種燃料電池放電電源裝置，包括主電路和控制電路；主電路包括穩(wěn)壓單元和限流單元，穩(wěn)壓單元包括輸入EMI濾波電路和升壓電路，升壓電路為交錯(cuò)并聯(lián)PFC電路；限流單元包括DC/DC變換電路、輸出濾波電路和輸出EMI濾波電路；DC/DC變換電路為變壓器隔離的移相全橋ZVS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

交錯(cuò)并聯(lián)PFC電路包括兩條由電感和二極管串聯(lián)構(gòu)成的支路，以及兩個(gè)開關(guān)管單元；兩個(gè)串聯(lián)支路并聯(lián)，一支路為第一電感(L1)和第一二極管(D1)，另一支路為第二電感(L2)和第二二極管(D2)，一個(gè)開關(guān)管單元為并聯(lián)的第一MOS管(Q1)、第二MOS管(Q2)，另一個(gè)開關(guān)管單元為并聯(lián)的第三MOS管(Q3)、第四MOS管(Q4)；并聯(lián)的第一MOS管(Q1)、第二MOS管(Q2)單元連接第一電感(L1)和第一二極管(D1)之間的串聯(lián)點(diǎn)，并聯(lián)的第三MOS管(Q3)、第四MOS管(Q4)連接第二電感(L2)和第二二極管(D2)之間的串聯(lián)點(diǎn)。

輸出濾波電路的無損吸收電路由第十電容(C10)、第十二極管(D10)、第十一二極管(D11)、第十電感(L10)組成；第十電容(C10)與第十二極管(D10)串聯(lián)后并接在DC/DC變換電路正、負(fù)輸出端之間，正輸出端連接濾波電感Lf作為輸出濾波電路的正輸出端，負(fù)輸出端直接連接輸出濾波電路的負(fù)輸出端；第十一二極管(D11)與第十電感(L10)串聯(lián)，第十一二極管(D11)陽極連接第十電容(C10)與第十二極管(D10)的串聯(lián)點(diǎn)，第十一二極管(D11)陰極連接輸出濾波電路的負(fù)輸出端。

本發(fā)明的燃料電池放電電源裝置，是一種由多個(gè)電路單元構(gòu)成的一個(gè)整體，主電路依次通過輸入EMI濾波、升壓、DC/DC變換、輸出濾波、輸出EMI濾波輸出穩(wěn)定可靠的放電電流。

控制部分包括啟動(dòng)單元、采集、驅(qū)動(dòng)、保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)放電過程的穩(wěn)定控制。

附圖說明

圖1是燃料電池放電電源裝置的功能框圖；

圖2是穩(wěn)壓單元的EMI濾波電路電路原理圖；

圖3是啟動(dòng)單元電路原理圖；

圖4是交錯(cuò)并聯(lián)PFC拓?fù)潆娐吩韴D；

圖5是DC/DC變換電路的電路原理圖；

圖6是電流輸出示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1為一種燃料電池放電電源裝置的一種實(shí)施方式，包括啟動(dòng)單元、穩(wěn)壓單元、限流單元、控制單元和人機(jī)接口單元五部分。穩(wěn)壓單元和限流單元為主電路部分，構(gòu)成燃料電池向負(fù)載放電的通道。啟動(dòng)單元、控制單元和人機(jī)接口單元為控制部分，控制單元集采集、保護(hù)、驅(qū)動(dòng)、通信和輔助單元于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)主電路中開關(guān)器件的控制。

燃料電池放電電源裝置的工作流程如下：裝置通電，由輔助電源給裝置各功能單元供電，控制單元采樣相關(guān)的參量，查看是否有故障告警；無告警則驅(qū)動(dòng)主電路工作，啟動(dòng)單元工作，使穩(wěn)壓單元工作，當(dāng)母線電壓達(dá)到幅值相對(duì)較高的穩(wěn)壓直流母線電壓后，給限流單元工作命令，限流單元工作；關(guān)機(jī)時(shí)，控制單元發(fā)出信號(hào)，延時(shí)3s啟動(dòng)單元斷開；穩(wěn)壓單元故障關(guān)限流單元，限流單元故障不處理穩(wěn)壓單元。

下面分別對(duì)各個(gè)單元進(jìn)行具體說明：

啟動(dòng)單元設(shè)計(jì)

啟動(dòng)單元由MCU控制，采用三極管加繼電器方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。如圖3所示，啟動(dòng)單元通過控制單元通電后判斷裝置各單元是否有故障(VIN_INVF)，無故障后，首先置低軟啟動(dòng)信號(hào)使軟啟動(dòng)繼電器閉合，經(jīng)過幾秒后置低接觸器信號(hào)使接觸器閉合，再過幾秒置高軟啟動(dòng)信號(hào)使軟啟動(dòng)繼電器斷開，實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置運(yùn)行。通過MCU芯片發(fā)出5V高電平信號(hào)，采用三級(jí)管加繼電器的驅(qū)動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)低壓大電流直流接觸器的閉合，同理根據(jù)低電平信號(hào)來斷開直流接觸器。

穩(wěn)壓單元