[發(fā)明專利]一種制氫多端口變換器及其故障容錯方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310345556.3
• 申請日: 2023-04-03
• 公開（公告）號: CN116155080B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁凡欽;郭小強;胡曉磊;呂沐茁;孔寒冰;章仕起;刁乃哲
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/66;H02M3/28;H02J1/10;H02J3/36
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 田秀芬

1.一種制氫多端口變換器的故障容錯方法，其特征在于：所述變換器包括光伏端口A、負載端口B、燃料電池端口C、電池端口D和電解槽端口E；所述光伏端口A、所述負載端口B、所述燃料電池端口C、所述電池端口D和所述電解槽端口E所接變換器均為AC\DC或DC\AC雙向變換器；所述光伏端口A和所述負載端口B采用冗余支路設(shè)計使線路具有故障容錯能力；所述燃料電池端口C和所述電池端口D之間采用若干個開關(guān)連接，所述電池端口D和所述電解槽端口E之間采用若干個開關(guān)連接；當所述光伏端口A、所述負載端口B、所述燃料電池端口C、所述電池端口D和所述電解槽端口E中任一端口發(fā)生故障時，均能夠通過開關(guān)借用其他端口的雙向變換器繼續(xù)工作，使線路具有故障容錯能力；

具體工作模態(tài)為：

模態(tài)a：無故障時，光伏發(fā)電系統(tǒng)PV正常工作產(chǎn)生電流，光伏工作支路控制開關(guān)S_A1導通，電流經(jīng)光伏工作支路逆變器I_A1和光伏工作支路控制開關(guān)S_A1后輸至光伏端口A，光伏冗余支路控制開關(guān)S_A2關(guān)斷，光伏冗余支路不工作；負載工作支路控制開關(guān)S_B1導通，負載端口B交流電流經(jīng)負載工作支路整流器R_B1、負載工作支路逆變器I_B1后輸至負載，負載冗余支路控制開關(guān)S_B2關(guān)斷，負載冗余支路不工作；燃料電池支路控制開關(guān)S_C導通，燃料電池輸出直流電流經(jīng)燃料電池支路逆變器I_C后輸至燃料電池端口C；電池支路控制第一開關(guān)S_D1、電池支路控制第二開關(guān)S_D2導通，電池輸出直流電流經(jīng)電池支路逆變器I_D后輸至電池端口D；電解槽支路控制開關(guān)S_E導通，電解槽端口E輸出交流電流經(jīng)電解槽支路整流器R_E后輸至電解槽；第三開關(guān)S_CD、第四開關(guān)S_DE關(guān)斷，燃料電池支路、電池支路、電解槽支路間無電流流動；

模態(tài)b：光伏工作支路發(fā)生故障時，光伏工作支路控制開關(guān)S_A1關(guān)斷，光伏冗余支路控制開關(guān)S_A2導通，光伏發(fā)電系統(tǒng)PV輸出直流電流通過光伏冗余支路逆變器I_A2后輸至光伏端口A；

模態(tài)c：負載工作支路發(fā)生故障時，負載工作支路控制開關(guān)S_B1關(guān)斷，負載冗余支路控制開關(guān)S_B2導通，負載端口B輸出交流電流通過負載冗余支路整流器R_B2、負載冗余支路逆變器I_B2后為負載供電；

模態(tài)d：燃料電池支路發(fā)生故障時，第三開關(guān)S_CD、電池支路控制第一開關(guān)S_D1導通，第四開關(guān)S_DE關(guān)斷，燃料電池輸出直流電流通過電池支路逆變器I_D輸至電池端口D；

模態(tài)e：電池支路發(fā)生故障時，第三開關(guān)S_CD導通，電池支路控制第一開關(guān)S_D1、第四開關(guān)S_DE關(guān)斷，電池輸出直流電流通過燃料電池支路逆變器I_C輸至燃料電池端口C；

模態(tài)f：電解槽支路發(fā)生故障時，第三開關(guān)S_CD、第四開關(guān)S_DE導通，電池支路控制第一開關(guān)S_D1關(guān)斷，電池支路逆變器I_D工作在整流模態(tài)，電池端口D輸出交流電通過電池支路逆變器I_D、第四開關(guān)S_DE輸至電解槽，電池輸出直流電流通過第三開關(guān)S_CD、燃料電池支路逆變器I_C輸至燃料電池端口C。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制氫多端口變換器的故障容錯方法，其特征在于：所述雙向變換器包括光伏工作支路逆變器I_A1、光伏冗余支路逆變器I_A2、負載工作支路逆變器I_B1、負載冗余支路逆變器I_B2、燃料電池支路逆變器I_C和電池支路逆變器I_D、負載工作支路整流器R_B1、負載冗余支路整流器R_B2和電解槽支路整流器R_E；所述開關(guān)包括光伏工作支路控制開關(guān)S_A1、光伏冗余支路控制開關(guān)S_A2、負載工作支路控制開關(guān)S_B1、負載冗余支路控制開關(guān)S_B2、燃料電池支路控制開關(guān)S_C、電池支路控制第一開關(guān)S_D1、電池支路控制第二開關(guān)S_D2、電解槽支路控制開關(guān)S_E、第三開關(guān)S_CD和第四開關(guān)S_DE；

所述光伏端口A組成為：光伏發(fā)電系統(tǒng)PV與光伏工作支路逆變器I_A1直流側(cè)、光伏冗余支路逆變器I_A2直流側(cè)連接；所述光伏工作支路逆變器I_A1交流側(cè)與光伏工作支路控制開關(guān)S_A1連接，所述光伏工作支路控制開關(guān)S_A1與光伏端口A連接；所述光伏冗余支路逆變器I_A2交流側(cè)與光伏冗余支路控制開關(guān)S_A2連接，所述光伏冗余支路控制開關(guān)S_A2并聯(lián)至光伏端口A；

所述負載端口B組成為：所述負載端口B與負載工作支路控制開關(guān)S_B1、負載冗余支路控制開關(guān)S_B2連接，所述負載工作支路控制開關(guān)S_B1與負載工作支路整流器R_B1交流側(cè)連接，所述負載工作支路整流器R_B1直流側(cè)與負載工作支路逆變器I_B1直流側(cè)連接，所述負載工作支路逆變器I_B1交流側(cè)連接至負載；所述負載冗余支路控制開關(guān)S_B2與負載冗余支路整流器R_B2交流側(cè)連接，所述負載冗余支路整流器R_B2直流側(cè)與負載冗余支路逆變器I_B2直流側(cè)連接，所述負載冗余支路逆變器I_B2交流側(cè)并聯(lián)至負載；

所述燃料電池端口C組成為：燃料電池與燃料電池支路控制開關(guān)S_C連接，所述燃料電池支路控制開關(guān)S_C與燃料電池支路逆變器I_C直流側(cè)連接，所述燃料電池支路逆變器I_C交流側(cè)與燃料電池端口C連接；

所述電池端口D組成為：電池與電池支路控制第二開關(guān)S_D2連接，所述電池支路控制第二開關(guān)S_D2與電池支路控制第一開關(guān)S_D1連接，所述電池支路控制第一開關(guān)S_D1與電池支路逆變器I_D直流側(cè)連接，所述電池支路逆變器I_D交流側(cè)與電池端口D連接；

所述電解槽端口E組成為：所述電解槽端口E與電解槽支路整流器R_E交流側(cè)連接，所述電解槽支路整流器R_E直流側(cè)與電解槽支路控制開關(guān)S_E連接，所述電解槽支路控制開關(guān)S_E與電解槽連接；

燃料電池支路與電池支路通過第三開關(guān)S_CD連接，所述電池支路與電解槽支路通過第四開關(guān)S_DE連接。