[发明专利]一种固体氧化物燃料电池系统的故障检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种固体氧化物燃料电池系统的故障检测系统及方法，故障检测系统包括第一比例环节、积分环节、第二比例环节、第一反馈环节和第二反馈环节，电堆入口温度依次经过第一比例环节和积分环节后经由第一反馈环节反馈后叠加至积分环节输入端，电堆入口温度依次经过第一比例环节、积分环节及第二比例环节后与恒功率状态运行下实际SOFC电堆外气道温度比较，输出SOFC电堆出口温度误差量，误差量经过第二反馈环节进入积分环节的输入端，根据SOFC电堆出口温度误差量确定SOFC电堆的故障点。采用基于实物模型和故障检测系统相结合的方式进行故障检测，通过对比可以方便地判断出系统故障，快速有效地确认系统的故障点。

技术领域

本发明属于高温燃料电池系统故障检测领域，更具体地，涉及一种固体氧化物燃料电池系统的故障检测系统及方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，SOFC)能够将化学能转化为电能，且转化效率高，期间不存在燃烧过程和机械运动，因此是一种高效率、低噪声的发电方式。

但是，由于SOFC电堆的工作温度通常在600～800℃，且工作环境必须是密封的，而现阶段，SOFC电堆、热交换器和尾气燃烧室又经常集中放置于一个热箱(电堆)中，这就为其内部状态的跟踪带来了难度。同时，由于缺乏对SOFC电堆内部情况的获取，当其发生故障时，也往往难以及时发现。此外，当其外部辅助部件(Balance of plant,BOP)发生故障时，也由于其与电堆的耦合关系，导致难以分辨故障来源是SOFC电堆还是其他BOP部件。

SOFC电堆内部的温度往往是其性能表征的关键指标之一。因此，若能获得其内部温度情况对于及时发现和处理故障具有重大意义。但由于电堆内部的密封性要求极高，在电堆内部注入热电偶进行温度探测存在较大的风险，且成本较高。除了在实验台上可以尝试对其内部打入热电偶来短时间测量温度以外，一般针对高温燃料电池系统(Solid OxideFuel Cell System,SOFCs)而言，该方法不具备可操作性。

通过对现有文献的检索，尚未发现有资料对于SOFCs提出基于观测器的软测量故障检测方案。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种固体氧化物燃料电池系统的故障检测系统及方法，其目的在于解决现有的故障检测系统无法确定固体氧化物燃料电池系统故障点的技术问题。提高系统的安全性和发现故障的及时性。

为实现上述目的，作为本发明的一方面，本发明提供一种固体氧化物燃料电池系统的故障检测系统，包括：

第一比例环节、积分环节、第二比例环节、第一反馈环节和第二反馈环节；

电堆入口温度依次经过第一比例环节和积分环节后经由第一反馈环节反馈后叠加至积分环节输入端，电堆入口温度依次经过第一比例环节、积分环节及第二比例环节后与恒功率状态运行下实际SOFC电堆外气道温度比较，输出SOFC电堆出口温度误差量，误差量经过第二反馈环节进入积分环节的输入端，根据SOFC电堆出口温度误差量确定SOFC电堆的故障点。

优选地，第二反馈环节的第二反馈环节系数根据公式确定；