[发明专利]一种氢燃料电池应急供电系统的控制方法

说明书

本发明公开一种氢燃料电池应急供电系统的控制方法，根据电网输入端电压值判断电网电压状态，若电网有电压，则进入电网模式；在电网模式时根据储能单元的SOC值进行供电切换；若电网无电压，则进一步判断前一跨步时间是否有电压，若前一跨步时间前有电压，则进入断电模式；在断电模式时，通过氢燃料电池功率和储能单元的SOC值进行供电调节；若前一跨步时间前无电压，进入离网模式；在离网模式时，通过储能单元的SOC值、负载功率和氢燃料电池功率和进行供电调节。本发明在电网断电时迅速提供电能，控制精度高，且能实现不同类型储能单元的阈值SOC值自动整定，具有较好的控制性能；能够保证氢燃料电池应急供电系统的运行与环境相互匹配。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别是涉及一种氢燃料电池应急供电系统的控制方法。

背景技术

医院、学校、政府部门等重要场所的正常供电是极为重要的，当电网停电时，应立即启动应急供电系统快速恢复用电，提供较大功率的直流/交流电源，持续保证电能的供应，保障重要场所正常运转。此外，应急供电系统也常常用在雨雪、地震、洪水等重大抢险救灾现场。

常见的应急供电装置主要有蓄电池组、柴油机等，但蓄电池组存在重量大、不便于运输、充电速度慢、能量密度不够高等缺点，而柴油机噪音大、且会排放碳烟颗粒物(PM)、烃类(HC)、CO和NOx等对环境有污染的物质。现有的应急供电装置无法在电网断电时迅速提供电能，相应实时性差，控制精度低，控制性能差，无法保证氢燃料电池应急供电系统的运行与环境相互匹配。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种氢燃料电池应急供电系统的控制方法，能够在电网断电时迅速提供电能，控制精度高，且能实现不同类型储能单元的阈值SOC值自动整定，具有较好的控制性能；能够保证氢燃料电池应急供电系统的运行与环境相互匹配。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氢燃料电池应急供电系统的控制方法，其特征在于，氢燃料电池应急供电系统包括电网输入端、氢燃料电池、双向DC/AC变换器、断电切换器、电网输出端、储能单元、负载和主控单元，其中氢燃料电池功率输出端与储能单元功率输出端并联后，连接到双向DC/AC变换器输入端，双向DC/AC变换器输出端连接到断电切换器输入侧B接口，断电切换器输入侧A接口与电网接通；断电切换器输出端C连接负载或电网后端；氢燃料电池、储能单元、断电切换器均与主控单元通过网络进行交互；

其控制方法包括步骤：

主控单元检测电网输入端的电压；

根据电网输入端电压值判断电网电压状态，若电网有电压，则进入电网模式；在电网模式时根据储能单元的SOC值进行供电切换；

若电网无电压，则进一步判断前一跨步时间是否有电压，若前一跨步时间前有电压，则进入断电模式；在断电模式时，通过氢燃料电池功率和储能单元的SOC值进行供电调节；

若前一跨步时间前无电压，进入离网模式；在离网模式时，通过储能单元的SOC值、负载功率和氢燃料电池功率和进行供电调节。

进一步的是，将所述储能单元的SOC值判断区间根据四个阈值X1、X2、X3、X4进行划分构成5个SOC值区间，0X1X2X3X41；

其中，低于X1时储能单元为疾病状态区间，必须立即给储能单元6充电；X1与X2之间储能单元为欠健康状态区间，给储能单元充电；X2与X3之间为储能单元的最佳SOC值区间，性能最佳；X3与X4之间储能单元为欠健康状态，给储能单元放电；大于X4时储能单元为疾病状态，给储能单元放电。通过这5个SOC值区间，能覆盖储能单元6的所有SOC值范围，且将储能单元6的工作状态产生更精确的约束，利于保持储能单元6的工作性能。