[发明专利]一种SOFC发电装置的控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种SOFC发电装置的控制系统及方法。包括控制单元和与其分别连接的开关单元、检测单元、驱动单元、显示单元。所述开关单元用于发电装置的启动、停止以及启动方式的选择；所述检测单元检测发电装置内部各子系统的工作状态；所述驱动单元用于在控制单元的控制下输出驱动控制信号给发电装置的各子系统；所述控制单元控制各单元工作实现对发电装置的启动、发电和停止流程的控制。与现有技术相比，本发明优点在于控制系统结构简单可靠，便于故障检测。控制系统的各功能模块组装方便，简化控制系统制造周期，具有低成本低功耗特点。

技术领域

本发明属于燃料电池控制技术领域，尤其涉及可独立发电的固体氧化物燃料电池控制技术领域，具体的说是一种SOFC发电装置的控制系统及方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种在中高温下直接将储存在燃料与氧化剂中的化学能直接转换为电能的发电装置，具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装及零污染等优点，可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。

实际应用的固体氧化物燃料电池通常以系统形式存在，即固体氧化物燃料电池发电装置，除电堆系统外，还包括气体供给系统、电力变换系统、负载系统及控制系统。

控制系统包括主控制器、多个采集输入器件及多个控制输出器件，是SOFC(SolidOxide Fuel Cell，固体氧化物燃料电池)发电装置实现稳定、安全、可靠运行的关键。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种SOFC发电装置的控制系统及方法，适用于便携式固体氧化物燃料电池发电装置的自动控制。采用开源开发平台、现有采集输入模块及控制输出模块，以实现控制系统对发电装置的发电控制。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种SOFC发电装置的控制系统，包括：控制单元和与其分别连接的开关单元、检测单元、驱动单元、显示单元。

所述开关单元用于发电装置的启动、停止以及启动方式的选择；所述检测单元检测发电装置内部各子系统的工作状态；所述驱动单元用于在控制单元的控制下输出驱动控制信号给发电装置的各子系统；所述控制单元协调各单元工作实现对发电装置的发电控制。

所述控制单元为开发板。

所述控制单元与开关单元、检测单元、驱动单元、显示单元之间通过扩展板连接；

所述扩展板为印制电路板，与开发板的引脚之间通过排针排母电气连接；与开关单元、检测单元、驱动单元、显示单元的各个模块通过以下接口连接：电堆电压传感器模块接口、发电装置电压传感器模块接口、电堆电流传感器模块接口、发电装置电流传感器模块接口、电堆温度传感器模块接口、可燃气体传感器模块接口、点火器继电器模块接口、电堆输出继电器模块接口、燃料阀驱动模块接口、气泵驱动模块接口、风机驱动模块接口、显示屏模块接口、按钮模块接口、开关模块接口、工作状态指示灯模块接口及故障状态指示灯模块接口。

所述检测单元包括：

电堆电压传感器模块，连接扩展板的电堆电压传感器模块接口输入端，并联于电堆系统的电堆电能输出端，用于测量电堆电压；

发电装置电压传感器模块，连接扩展板的发电装置电压传感器模块接口输入端，置于锂电池组两端，用于测量电力变换系统的输出端电压；

电堆电流传感器模块，连接扩展板的电堆电流传感器模块接口输入端，串联于电堆系统的电堆电能输出端，用于测量电堆电流；

发电装置电流传感器模块，连接扩展板的发电装置电流传感器模块接口输入端，串联于负载系统回路中，用于测量负载系统回路电流；

电堆温度传感器模块，连接扩展板的电堆温度传感器模块接口输入端，置于电堆系统的电堆内部，用于测量电堆温度；