[發明專利]一種制氫多端口變換器及其故障容錯方法

有效

• 申請號: 202310345556.3
• 申請日: 2023-04-03
• 公開（公告）號: CN116155080B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）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）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權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 田秀芬

本發明公開了一種制氫多端口變換器及其故障容錯方法，屬于電力電子領域，所述多端口變換器包括光伏端口、負載端口、燃料電池端口、電池端口和電解槽端口；各端口所接變換器均為AC\DC和DC\AC雙向變換器；光伏端口和負載端口采用冗余支路設計使線路具有故障容錯能力；燃料電池端口和電池端口之間采用開關連接，電池端口和電解槽端口之間采用開關連接；當任一端口發生故障時，均可通過開關借用其他端口的雙向變換器繼續工作，使線路具有故障容錯能力。本發明能夠實現光伏、燃料電池、電池、電解槽、負載協同工作，并且在多端口變換器任一端口發生故障時都具備較強的故障容錯能力，可以有效降低成本、提高電能質量并增強系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，尤其是一種制氫多端口變換器及其故障容錯方法。

背景技術

人類大規模工業化排放了過量的二氧化碳，造成日益嚴重的全球氣候變暖，氣候變暖造成的災難加劇了人們對地球生存環境惡化的擔憂。世界各國均提出了相應的減少碳排放目標，而在眾多的減排路徑中，新能源發電作為一種綠色清潔的能量獲取手段，是各國重點關注和發展的關鍵領域。可再生新能源發電盡管可以解決能量來源的問題，但能否可實現能量的大規模儲存也是其能否取代化石能源，成為人類主要能源形式的關鍵。氫氣具有清潔環保、熱值高、原料易獲取等優點，使得電解制氫技術作為一種有效的能量大規模儲存手段受到人們的關注。通過多端口變換器連接光伏電源、制氫電解槽、儲能電池、燃料電池和負載，可以組成微電網系統，實現能源的靈活高效使用；此外還可以充分利用峰谷電價差等，在故障情況下可起到應急電源的作用，有效提高了電能質量并增強了系統的穩定性。但現有的多端口變換器缺少故障容錯能力，一但故障發生，系統將會失穩甚至造成爆炸的危險，所以一套有效、準確、快速的故障診斷和重構對該系統的穩定運行至關重要。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種制氫多端口變換器及其故障容錯方法，能夠實現光伏、燃料電池、電池、電解槽、負載協同工作，并且在多端口變換器任一端口發生故障時都具備較強的故障容錯能力，可以有效降低成本、提高電能質量并增強系統的穩定性。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種制氫多端口變換器，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和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中任一端口發生故障時，均能夠通過開關借用其他端口的雙向變換器繼續工作，使線路具有故障容錯能力。