[发明专利]一种制氢多端口变换器及其故障容错方法

权利要求书

1.一种制氢多端口变换器的故障容错方法，其特征在于：所述变换器包括光伏端口A、负载端口B、燃料电池端口C、电池端口D和电解槽端口E；所述光伏端口A、所述负载端口B、所述燃料电池端口C、所述电池端口D和所述电解槽端口E所接变换器均为AC\DC或DC\AC双向变换器；所述光伏端口A和所述负载端口B采用冗余支路设计使线路具有故障容错能力；所述燃料电池端口C和所述电池端口D之间采用若干个开关连接，所述电池端口D和所述电解槽端口E之间采用若干个开关连接；当所述光伏端口A、所述负载端口B、所述燃料电池端口C、所述电池端口D和所述电解槽端口E中任一端口发生故障时，均能够通过开关借用其他端口的双向变换器继续工作，使线路具有故障容错能力；

具体工作模态为：

模态a：无故障时，光伏发电系统PV正常工作产生电流，光伏工作支路控制开关S_A1导通，电流经光伏工作支路逆变器I_A1和光伏工作支路控制开关S_A1后输至光伏端口A，光伏冗余支路控制开关S_A2关断，光伏冗余支路不工作；负载工作支路控制开关S_B1导通，负载端口B交流电流经负载工作支路整流器R_B1、负载工作支路逆变器I_B1后输至负载，负载冗余支路控制开关S_B2关断，负载冗余支路不工作；燃料电池支路控制开关S_C导通，燃料电池输出直流电流经燃料电池支路逆变器I_C后输至燃料电池端口C；电池支路控制第一开关S_D1、电池支路控制第二开关S_D2导通，电池输出直流电流经电池支路逆变器I_D后输至电池端口D；电解槽支路控制开关S_E导通，电解槽端口E输出交流电流经电解槽支路整流器R_E后输至电解槽；第三开关S_CD、第四开关S_DE关断，燃料电池支路、电池支路、电解槽支路间无电流流动；

模态b：光伏工作支路发生故障时，光伏工作支路控制开关S_A1关断，光伏冗余支路控制开关S_A2导通，光伏发电系统PV输出直流电流通过光伏冗余支路逆变器I_A2后输至光伏端口A；

模态c：负载工作支路发生故障时，负载工作支路控制开关S_B1关断，负载冗余支路控制开关S_B2导通，负载端口B输出交流电流通过负载冗余支路整流器R_B2、负载冗余支路逆变器I_B2后为负载供电；

模态d：燃料电池支路发生故障时，第三开关S_CD、电池支路控制第一开关S_D1导通，第四开关S_DE关断，燃料电池输出直流电流通过电池支路逆变器I_D输至电池端口D；

模态e：电池支路发生故障时，第三开关S_CD导通，电池支路控制第一开关S_D1、第四开关S_DE关断，电池输出直流电流通过燃料电池支路逆变器I_C输至燃料电池端口C；

模态f：电解槽支路发生故障时，第三开关S_CD、第四开关S_DE导通，电池支路控制第一开关S_D1关断，电池支路逆变器I_D工作在整流模态，电池端口D输出交流电通过电池支路逆变器I_D、第四开关S_DE输至电解槽，电池输出直流电流通过第三开关S_CD、燃料电池支路逆变器I_C输至燃料电池端口C。

2.根据权利要求1所述的一种制氢多端口变换器的故障容错方法，其特征在于：所述双向变换器包括光伏工作支路逆变器I_A1、光伏冗余支路逆变器I_A2、负载工作支路逆变器I_B1、负载冗余支路逆变器I_B2、燃料电池支路逆变器I_C和电池支路逆变器I_D、负载工作支路整流器R_B1、负载冗余支路整流器R_B2和电解槽支路整流器R_E；所述开关包括光伏工作支路控制开关S_A1、光伏冗余支路控制开关S_A2、负载工作支路控制开关S_B1、负载冗余支路控制开关S_B2、燃料电池支路控制开关S_C、电池支路控制第一开关S_D1、电池支路控制第二开关S_D2、电解槽支路控制开关S_E、第三开关S_CD和第四开关S_DE；

所述光伏端口A组成为：光伏发电系统PV与光伏工作支路逆变器I_A1直流侧、光伏冗余支路逆变器I_A2直流侧连接；所述光伏工作支路逆变器I_A1交流侧与光伏工作支路控制开关S_A1连接，所述光伏工作支路控制开关S_A1与光伏端口A连接；所述光伏冗余支路逆变器I_A2交流侧与光伏冗余支路控制开关S_A2连接，所述光伏冗余支路控制开关S_A2并联至光伏端口A；

所述负载端口B组成为：所述负载端口B与负载工作支路控制开关S_B1、负载冗余支路控制开关S_B2连接，所述负载工作支路控制开关S_B1与负载工作支路整流器R_B1交流侧连接，所述负载工作支路整流器R_B1直流侧与负载工作支路逆变器I_B1直流侧连接，所述负载工作支路逆变器I_B1交流侧连接至负载；所述负载冗余支路控制开关S_B2与负载冗余支路整流器R_B2交流侧连接，所述负载冗余支路整流器R_B2直流侧与负载冗余支路逆变器I_B2直流侧连接，所述负载冗余支路逆变器I_B2交流侧并联至负载；

所述燃料电池端口C组成为：燃料电池与燃料电池支路控制开关S_C连接，所述燃料电池支路控制开关S_C与燃料电池支路逆变器I_C直流侧连接，所述燃料电池支路逆变器I_C交流侧与燃料电池端口C连接；

所述电池端口D组成为：电池与电池支路控制第二开关S_D2连接，所述电池支路控制第二开关S_D2与电池支路控制第一开关S_D1连接，所述电池支路控制第一开关S_D1与电池支路逆变器I_D直流侧连接，所述电池支路逆变器I_D交流侧与电池端口D连接；

所述电解槽端口E组成为：所述电解槽端口E与电解槽支路整流器R_E交流侧连接，所述电解槽支路整流器R_E直流侧与电解槽支路控制开关S_E连接，所述电解槽支路控制开关S_E与电解槽连接；

燃料电池支路与电池支路通过第三开关S_CD连接，所述电池支路与电解槽支路通过第四开关S_DE连接。