[发明专利]一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统

权利要求书

1.一种多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述系统包括：

SOFC电堆，用于获取并利用氢气分压产生和输出电压；

直流母线，用于为负载供电；所述直流母线与所述负载连接；

DC/DC变换器，用于对所述SOFC电堆输出的电压进行升压后输出至所述直流母线，以及调节所述SOFC电堆的输出功率；所述DC/DC变换器分别与所述SOFC电堆和所述直流母线连接；

功率分配控制器，用于根据所述SOFC电堆对应的氢气分压消耗量以及所述负载的需求功率计算所述SOFC电堆的期望输出功率；所述功率分配控制器分别与所述SOFC电堆和所述负载连接，所述功率分配控制器包括：氢气分压获取单元，用于获取所述SOFC电堆的氢气分压消耗量；输出功率曲线生成单元，用于根据所述SOFC电堆对应的氢气分压消耗量生成对应的输出功率曲线；所述输出功率曲线生成单元与所述氢气分压获取单元连接；工作点寻找单元，用于在所述输出功率曲线上寻找所述SOFC电堆的输出功率和等于所述负载的功率时对应的工作点；所述工作点寻找单元与所述输出功率曲线生成单元连接；电堆电流和计算单元，用于根据所述工作点计算所述SOFC电堆对应的电流和；所述电堆电流和计算单元与所述工作点寻找单元连接；最小输出功率工作点寻找单元，用于在所述输出功率曲线上寻找所述电堆电流和计算单元得到的最小电流和对应的最小输出功率工作点；所述最小输出功率工作点寻找单元与所述电堆电流和计算单元连接；期望输出功率计算单元，用于根据所述最小输出功率工作点寻找单元得到的最小输出功率工作点计算所述SOFC电堆对应的期望输出功率；所述期望输出功率计算单元与所述最小输出功率工作点寻找单元连接；

下垂控制器，用于根据所述直流母线与所述DC/DC变换器之间的线路电阻以及所述期望输出功率计算所述DC/DC变换器的输出电压参考值；所述下垂控制器分别与所述直流母线、所述DC/DC变换器和所述功率分配控制器连接，所述下垂控制器包括：DC/DC变换器电压获取单元，用于获取所述DC/DC变换器的输出电压；直流母线电压获取单元，用于获取所述直流母线的电压；期望输出功率获取单元，用于获取所述功率分配控制器得到的期望输出功率；线路电阻获取单元，用于获取所述直流母线与所述DC/DC变换器之间的线路电阻；下垂虚拟电阻生成单元，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压、所述直流母线的电压、所述期望输出功率和所述线路电阻计算得到下垂虚拟电阻；所述下垂虚拟电阻生成单元分别与所述DC/DC变换器电压获取单元、所述直流母线电压获取单元、所述期望输出功率获取单元和所述线路电阻获取单元连接；

PI控制器，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压以及所述输出电压参考值计算所述DC/DC变换器的控制信号；所述PI控制器分别与所述DC/DC变换器和所述下垂控制器连接，所述PI控制器包括：获取单元，用于获取所述DC/DC变换器的输出电压以及所述输出电压参考值；计算单元，用于计算所述获取单元中的数值与预设传递函数的乘积；所述计算单元与所述获取单元连接；运算放大单元，用于将所述计算单元中的乘积与三角载波进行运算；所述运算放大单元中的同相输入端与所述计算单元连接而反相输入端与三角载波连接；PWM信号生成单元，用于根据所述运算放大单元的运算得到PWM控制信号；所述PWM信号生成单元与所述运算放大单元的输出端连接，PWM模块，用于根据所述DC/DC变换器的输出电压以及所述输出电压参考值对所述DC/DC变换器的开关管进行PI运算并得到PWM控制信号，并将其输出至所述DC/DC变换器，以控制其输出功率。

2.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述系统还包括：第一电压检测器，用于检测所述DC/DC变换器的输出电压，所述第一电压检测器与所述DC/DC变换器并联，且分别与所述下垂控制器和所述PI控制器连接。

3.根据权利要求1所述的多模块固体氧化物燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述系统还包括：第一电流检测器，用于检测所述DC/DC变换器的输出电流，所述第一电流检测器分别与所述直流母线、所述DC/DC变换器和所述下垂控制器连接。