[发明专利]用于燃料电池的多组转换器串联系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池的多组转换器串联系统及其控制方法，特别是涉及一种将多组转换器系统串联结合的充放电装置及方法。

背景技术

自近代工业革命以来，电力已成为生活中不可或缺的一环。现今产生电力的方式是以火力与核能为主，而上述二种方式皆会对环境产生影响，更何况现在全球气候异常状况已层出不穷，因此，如何运用其他方法产生电力是目前的一项重大课题。

由于燃料电池是利用化学反应来产生电力，并不会产生影响环境的物质，因此如何运用燃料电池是现今研发的重点方向之一。以目前现有习知的燃料电池发电系统为例，其包含三大部分：燃料电池堆、转换器与蓄电池，其中，燃料电池堆是用于产生电力，转换器则将燃料电池堆所产生的不稳定电力转换成稳定的电源后再输出，而蓄电池是在负载增加时可与燃料电池堆同时提供电力以补足不足的电力，待燃料电池堆电力达到负载所需的电力时，蓄电池将停止提供电力。

上述现有习知的燃料电池发电系统的缺点在于当转换器损坏时，其燃料电池堆的电力即无法输出，造成莫大的不便；再者，当要使燃料电池堆的输出电量上升时，需要时间等待燃料电池堆内的化学反应完成作用，才能达到调升的目的，倘若负载突然增加，且超过蓄电池所能承担的电力时，则会造成电力不足，并导致负载因电力不足而受到影响。

再者，当燃料电池堆在添加燃料时，由于其化学作用会造成输出电力短暂地不稳定，也容易导致负载发生故障等情况。

由此可见，上述现有的燃料电池发电系统在产品结构、控制方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的用于燃料电池的多组转换器串联系统及其控制方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的燃料电池发电系统存在的缺陷，而提供一种新的用于燃料电池的多组转换器串联系统及其控制方法，所要解决的技术问题是使其为了因应不同输出需求的负载电压或是有效提高功率输出，以借由将单组大功率燃料电池以并联方式与多组转换器系统的输入端串联，并将转换器系统的输出端串联，以符合各种负载输出需求，并且无须再额外设计不同转换电压的转换器模块，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，克服现有的燃料电池发电系统存在的缺陷，而提供一种新的用于燃料电池的多组转换器串联系统及其控制方法，所要解决的技术问题是使其可避免因单一转换器的毁损，而造成电力供应中断的情况，以及避免因添加燃料时所产生的不稳定等问题；再者，在配合单一大功率燃料电池的情况下，其可以将具有充放电功能的转换器系统模块化，并且串联转换器系统的输出端，以达到可应用于大功率的场合的功效，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种用于燃料电池的多组转换器串联系统，其包括：一燃料电池控制器，电性连接于该燃料电池；多组转换器系统，电性连接于该燃料电池及该燃料电池控制器的输出端，并将该燃料电池所产生的电力转换之后输出；一转换器串联开关，与各该转换器系统电性连接，用以传递电能至一负载；一串联控制计算单元，电性连接于该转换器串联开关，用以读取该转换器串联开关的输出电量；一负载功率计算单元，电性连接于该负载，用以计算该负载所需的电量；以及一主控制器，电性连接该串联控制计算单元、该负载功率计算单元及各该转换器系统。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的用于燃料电池的多组转换器串联系统，其中每一该转换器系统包含：一转换器，与该燃料电池的输出端电性连接；一双向转换器，电性连接于该转换器；一蓄电池，电性连接于该双向转换器；以及一子控制器，电性连接于该转换器、该蓄电池及该燃料电池控制器，并受该主控制器的控制用以控制该转换器及该双向转换器的动作。

前述的用于燃料电池的多组转换器串联系统，其中所述的主控制器是依该串联控制计算单元与该负载功率计算单元所读取的信号决定需开启的该转换器系统，并将控制信号传递至该子控制器。