[发明专利]抑制甲醇重整氢燃料电池并网自启动冲击电流的控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制甲醇重整氢燃料电池并网自启动冲击电流的控制方法。本发明一种抑制甲醇重整氢燃料电池并网自启动冲击电流的控制方法，包括：燃料电池的主电路由电网、并网逆变器、DC/DC变换器、燃料电池电堆串联连接，用于实现燃料电池并网发电功能；燃料电池的温控循环系统辅助供电回路由启动电源、DC/DC变换器、加热体与电泵并联连接构成，主要用于维持燃料电池反应温度以及控制电解液循环速度；其中，DC/DC变换器由交错并联BuckBoost电路与高频隔离全桥DC/DC电路串联构成，并网逆变器由三相全桥DC/AC电路构成。本发明的有益效果：有效抑制燃料电池自启动过程的电流冲击，可大幅减少实际电感使用需求，降低系统体积重量，提高功率密度。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统控制领域，具体涉及一种抑制甲醇重整氢燃料电池并网自启动冲击电流的控制方法。

背景技术

甲醇重整燃料电池属于质子交换膜燃料电池中的一类，甲醇溶液作为主要燃料与去离子水以等摩尔比混合后进入重整室，并通过高温反应CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂(ΔH₂₉₈＝49.4kJ/mol)生产二氧化碳和氢气，随后氢气进入燃料电池系统，通过电解水的逆反应把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。其具备功率和容量可独立设计、安全可靠、寿命长、维护成本低等优点，使其在电动汽车、应急电源、电网调峰等领域有着极其广阔的应用前景。燃料电池系统主要由温控循环系统和电池电堆两部分组成，温控循环系统用于控制重整室反应温度与电解液循环速度，而电堆通过质子交换膜使得正负电解液在其中发生氧化还原反应实现电能与化学能的转化。

燃料电池系统供电端与电堆电极间通过电堆主闸相连，正常工作时主闸闭合，主电堆电极与温控循环系统的供电端直接连接，电网断电后温控循环系统仍可以通过主电堆供电，从而保障其作为后备电源的可靠性。但在温控循环系统启动前，主闸为断开状态，需先经外部变流器启动温控循环系统，待电解液流入电堆且达到反应温度后，电堆主闸才可闭合。由于温控循环系统中的电泵设备需采用恒压模式供电，当主闸闭合瞬间，电堆反电动势与温控循环系统变流器的电压值之差作用在电池内阻上，并产生电流冲击，若电流峰值超过电池所能承受最大值，则会导致燃料电池本体失效。

传统技术存在以下技术问题：

传统技术仅通过限流电感抑制该并网自启动冲击电流，但由于燃料电池内阻较小，且随温度、压力、燃料纯度等参数状态变化明显，所以通常需要为变流器的直流端配置较大电感才能抑制自启动过程中产生的冲击电流上升幅度和电流峰值，从而大幅牺牲了燃料电池并网系统的体积功率密度和重量功率密度。

发明内容