[实用新型]一种模拟燃料电池外特性的电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电源，尤其涉及一种模拟燃料电池外特性的电源。

背景技术

近年来，随着新能源的兴起，燃料电池作为一种极具广阔前景的新能源倍受关注，相关的技术研发也在积极进行。燃料电池的研发主要有两方面，一是研究燃料电池本身，以获得更好的特性，这主要涉及化学、机械等内容。二是燃料电池的应用，即根据燃料电池的外特性，按照具体的应用环境，开发相应的燃料电池应用技术方案。目前，燃料电池的应用开发(如燃料电池电动车)非常活跃。但是，直接利用燃料电池来进行应用方案的研究与设计，还存在许多问题：首先，燃料电池的制造工艺要求较高，成熟产品较少，价格高；其次，燃料电池所需的燃料——高纯度氢气的制取、储存与运输困难；并且，不同种类的燃料电池具有不同的外特性，甚至，同一种类不同时期的燃料电池也有不同的外特性，因而要进行燃料电池的应用研发，需要购置多种不同的电池。以上这些因素导致在燃料电池应用的研发过程中，用实际的燃料电池来进行应用方案中的试验与分析，其成本过于高昂，且操作复杂，极大地限制了燃料电池的应用开发。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种模拟燃料电池外特性的电源，该电源在燃料电池的开发设计中能代替实际的燃料电池，给出符合燃料电池外特性的输出电压、电流，可以模拟各种不同类型的燃料电池，降低燃料电池的应用开发成本，大大缩短其研发周期。

本实用新型实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种模拟燃料电池外特性的电源，其组成为：

变压器、继电器、整流器、调整管和负载依次相连；

控制器的RS232端口与计算机相连、控制信号输出端与继电器的控制端相连；

控制器的模拟信号输入端一、二分别与电压检测电路、电流检测电路的输出端相连，电压检测电路与负载相连，电流检测电路串接在调整管与整流器之间；

控制器的模拟信号输出端一、二分别与放大器一、二的同相输入端相连，放大器一、二的反相输入端分别与电压检测电路和电流检测电路的输出端相连；放大器一、二的输出端分别通过反比例放大电路一、二与调整管的控制端相连。

本实用新型的工作原理是：

将开发应用中需要研究的燃料电池的外特性参数及最大电压、最大电流值，通过计算机预置存入控制器中。工作时，220V的市电经变压器、继电器、整流器、调整管输出功率给负载；电压检测电路和电流检测电路，则对负载进行电压、电流进行检测，检测出的电压、电流信号分别输入控制器和放大器一、二的反相输入端；控制器计算得到当前的负载阻抗值，并根据预存的电池的外特性参数得到被模拟电池输出电压对应的信号，并进而将该信号通过放大器一与检测电压信号进行比较；再通过反比例放大电路一以进行放大，得到闭环电压控制信号，以控制调整管使其向负载输出被模拟电池的输出电压值。同时，控制器根据预存的最大电流值，输出与最大电流值对应的信号给放大器二，与检测电流信号进行比较；再通过反比例放大电路二以进行放大，得到闭环电流控制信号，以控制调整管使其向负载输出不超过被模拟电池最大电流值的输出电流。由于闭环电流控制信号与闭环电压控制信号是并联在调整管的控制端，因此两个控制信号中，由幅值更大的控制信号对调整管起控制作用；在电流没有达到设定的最大值之前，闭环电流控制信号小于闭环电压控制信号，由闭环电压控制信号控制调整管；当检测电流大于预设的最大电流值时，反比例放大电路二输出的闭环电流控制信号大于闭环电压控制信号，此时由闭环电流控制信号控制调整管，对负载及电池实施过流保护控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、在没有燃料电池的情况下，根据已知的燃料电池外特性参数，就可以实现与燃料电池外特性一致的电源输出，大大方便了燃料电池应用方案的试验与测试，显著降低了燃料电池的应用开发成本，大大缩短其研发周期。

二、本实用新型的模拟电源，通过与控制器相连的计算机，灵活地进行参数的修改与设置，其操作方便，并可以模拟各种不同类型的燃料电池，应用范围广。且其测试结果可以很方便地通过计算机进行显示与保存、分析，更有利于燃料电池的应用研发。

上述的电压检测电路的具体构成为：串联的两电阻并联在负载上，两电阻的连接点为电压检测电路的输出端。

上述的电流检测电路的具体构成为：整流器与调整管间串接分流器，分流器上并联电流放大器，电流放大器的输出端即为电流检测电路的输出端。

上述的变压器为三抽头隔离变压器，其输入端经熔断器接到交流220V网电，变压器三个抽头分别与继电器的三个输入端相连。