[发明专利]一种基于燃料电池备用电源系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于燃料电池备用电源系统的控制方法。

背景技术

随着全球范围内的能源紧缺，环境污染等问题的日益突出，新能源的研究开发已经成为了各国的共识，基于氢能源的燃料电池技术得到了快速的发展.目前国内的通信基站等领域仍以铅酸蓄电池作为后备电源的主要能源供应.由于铅酸蓄电池供电时间有限，容易污染环境等不足因素，提供一种新的替代能源显得十分必要，目前比较普遍认可的一种方案是利用基于燃料电池技术的备用电源系统.但国内对于燃料电池备用电源系统仍处于研发试验阶段，并未有较成熟的应用案件和控制方法.

200910061032.1中提出了一种通信用燃料电池备用电源系统，其通过对外部市电的电压，电流监测来直接判断市电的电源状态，因此针对不同的用电设备需要进行不同的监测设备的安装，通用性不足；当其检测到外部断电时即立即启动燃料电池，当外部市电出现短时间停电或频繁的启停时，系统也会随之进行相应动作，并不是一种有效的控制方式；且其并未对系统匹配外部功率需求提供较好的控制策略。

本申请人在申请号为201020128350.3中提出了一种基于燃料电池的备用电源系统，如图1所示，包括燃料电池系统，与该燃料电池系统的一电能输出端相连的DC/DC变换器，及一辅助供电装置(蓄电池组)，其与DC/DC变换器并联后与外部用电设备连接。该系统可以很好克服蓄电池的不足，能方便稳定地为外部设备供电。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出一种基于燃料电池备用电源系统的控制方法，其充分利用现有的燃料电池技术，使得以燃料电池系统为核心的备用电源系统各功能模块能够有机高效地运行，并满足目前通信基站等领域对备用电源系统的要求。

本发明可通过以下技术方案予以解决：

一种基于燃料电池备用电源系统的控制方法，包括以下步骤：

1)通过所述备用电源系统内的蓄电池电流和母线电压两个参数的检测来判断外部电源状态；

2)当检测到所述外部电源掉电时，所述备用电源系统中的蓄电池组为外部用电设备供电，并实时准备启动所述备用电源系统内的燃料电池系统，且根据所述蓄电池放电电流的大小值来决定启动所述燃料电池系统的时间；

3)当确定需启动所述燃料电池系统时，通过调节所述燃料电池系统内的风机转速来控制输出到所述外部用电设备的功率。

本发明所述步骤1)中检测母线电压参数时，将所述备用电源系统中的DC/DC变换器的输出电压设置为略低于所述外部电源的电压值。

本发明所述步骤2)中所述蓄电池放电电流相对大时，所述备用电源系统启动燃料电池系统，以及时地为所述外部用电设备供电；当所述蓄电池放电电流相对小时，先让所述蓄电池组对所述外部用电设备供电，直至一定的时间后再启动所述燃料电池系统。

本发明所述步骤3)中在所述燃料电池系统启动时，风机转速调节到最大值，即风机额定转速，并逐渐降低至系统输出功率与外部用电设备功率匹配。

由于采用以上技术方案，本发明一种基于燃料电池备用电源系统的控制方法涉及了备用电源系统中的核心控制问题：外部电源状态判断；燃料电池系统启动，运行状态控制；根据外部负载的功率要求有效地调节燃料电池系统输出功率，使之能够在保证足够能量供应的同时尽可能地提高效率，可以燃料电池系统为核心的备用电源系统各功能模块能够有机高效地运行，并满足目前通信基站等领域对备用电源系统的要求。

附图说明

图1一种基于燃料电池备用电源系统的结构框图；

图2为本发明一种基于燃料电池备用电源系统的控制方法的流程图；

图3-A、3-B为外部电源断电判断图；

图4为外部电源上电判断图；

图5为外部电源掉电时，燃料电池系统的启动时间示意图；

图6为备用燃料电池系统启动时，风机转速控制示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明：

如图2所示，一种基于燃料电池备用电源系统的控制方法，包括以下步骤：

1)通过备用电源系统内的蓄电池电流和母线电压两个参数的检测来判断外部电源状态；

2)当检测到外部电源掉电时，备用电源系统中的蓄电池组为外部用电设备供电，并实时准备启动所述备用电源系统内的燃料电池系统，且根据蓄电池放电电流的大小值来决定启动燃料电池系统的时间；

3)当确定需启动燃料电池系统时，通过调节燃料电池系统内的风机转速来控制输出到外部用电设备的功率。