CN103887875A - 一种电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种电源装置。它包括电网和燃气两种独立的输入能源,电池和燃料电池两种储能单元。同时包含了静态开关、电网整流器、燃气整流器、电池双向直流变换器、燃料电池单向直流变换器、逆变器和负载。电网正常时,电网作为主要输入能源为负载供电。当电网故障时,可以由燃气发电机作为主要输入为负载提供电能。当燃气故障时,电池可以提供短时间的备用。燃料电池可以提供长时间的备用。由多种形式的发电装置,多种形式的储能装置,实现关键设备的高可靠性供电。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源装置。包括多种形式的输入能源和多种形式的储能装置。
背景技术
在数据中心、医院、银行等关键部门,停电会造成巨大的损失。电源装置得到了广泛的应用。传统的电源装置采用电网作为主要输入能源,铅酸蓄电池作为储能元件。当发生地震、洪水等自然灾害时,电力传输线路可能发生故障,传统电源装置由于单一的输入,无法保证关键部门高可靠的供电。同时由于采用铅酸蓄电池单一储能,后备时间有限,同时蓄电池寿命较短、维护成本很高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种电源装置。
电源装置包括传统电源模块、燃料电池储能模块;其中传统电源模块包括电网接口、第一整流器、静态开关、直流母线,逆变器、双向直流变换器、电池、负载,第一整流器输入连接电网接口,第一整流器输出连接到直流母线,静态开关输入连接电网接口,静态开关输出连接到负载,逆变器输入连接直流母线,逆变器输出连接负载,双向直流变换器输入连接直流母线,双向直流变换器输出连接电池;燃料电池储能模块包括单向直流变换器、燃料电池、储氢装置,单向直流变换器输出连接直流母线,单向直流变换器输入连接燃料电池,燃料电池连接到储氢装置;还包括燃气输入模块,燃气输入模块包括天然气管道接口、燃气发电机、第二整流器、燃气发电机的输入连接天然气管道接口,燃气发电机的输出连接到第二整流器的输入,第二整流器输出连接到直流母线。
本发明通过加入电网、燃气两种独立输入提高供电可靠性。电气线路、燃气线路两种基础设施相互独立,互为冗余。同时加入了电池和燃料电池两种形式的储能装置。当电网、燃气同时故障时,为负载提供可靠的供电。同时电池主要用于短时间的备用,燃料电池可以提供长时间的备用。通过多种输入能源,多种储能装置,共同提高电源装置的可靠性。本发明对于电力电子变换器的拓扑没有特殊要求。
附图说明
图1为电源装置结构示意图;
图2为电源装置旁路供电模式;
图3为电源装置电网供电模式;
图4为电源装置燃气供电模式;
图5为电源装置电池供电模式;
图6为电源装置燃料电池供电模式。
具体实施方式
参照图1,电源装置包括传统电源模块1、燃料电池储能模块3;其中传统电源模块包括电网接口101、第一整流器102、静态开关103、直流母线104,逆变器105、双向直流变换器106、电池107、负载108,第一整流器102输入连接电网接口101,第一整流器输出连接到直流母线104,静态开关103输入连接电网接口101,静态开关输出连接到负载108,逆变器105输入连接直流母线104,逆变器输出连接负载108,双向直流变换器106输入连接直流母线104,双向直流变换器输出连接电池107;燃料电池储能模块包括单向直流变换器301、燃料电池302、储氢装置303,单向直流变换器301输出连接直流母线104,单向直流变换器输入连接燃料电池302,燃料电池302连接到储氢装置303;还包括燃气输入模块2,燃气输入模块包括天然气管道接口201、燃气发电机202、第二整流器203、燃气发电机202的输入连接天然气管道接口201,燃气发电机的输出连接到第二整流器203的输入,第二整流器203输出连接到直流母线104。
燃气输入模块2为传统电源模块1增加了一个新的能源输入通道。使电源装置具有两种独立的输入能源,并且这两种输入具有独立的公共基础设施。当传统电源模块1中的电网接口101或者第一整流器102故障时,由燃气通过天然气管道接口201,燃气发电机202,第二整流器203,直流母线104,逆变器105为负载提供电能。
如图2所示,当电网接口101供电正常,同时逆变器105故障时,静态开关103闭合,系统工作在旁路模式,第一整流器102、双向直流变换器106均不工作。燃气输入模块2和燃料电池储能模块3均不工作。
如图3所示,当电网接口101供电正常,同时逆变器105正常工作,电池107未充满。静态开关103断开,。第一整流器102工作,控制直流母线104电压,双向直流变换器106工作,将直流母线104电能存储在电池107中。当电池107充满时,工作在浮充模式。燃气输入模块2和燃料电池储能模块3不工作。
如图4所示,当电网接口101供电故障时,第一整流器102关闭,燃气发电机202启动,第二整流器203开启。在燃气发电机202启动过程中,双向直流变换器106控制直流母线104。燃气发电机202启动后,控制直流母线。由燃气发电机202为负载供电。当电池107未充满。双向直流变换器106工作,将直流母线104电能存储在电池107中。当电池107充满时,工作在浮充模式。燃料电池储能模块3不工作。
如图5所示,当电网接口101供电故障、燃气发电机202或者天然气管道接口201故障,第一整流器102关闭,第二整流器203关闭。双向直流变换器106控制直流母线104。电池107工作在放电模式,将存储的能量释放。当负载108功率大于电池107功率时,电池和燃料电池302共同为负载供电。电池可以提供短时间的备用。燃料电池302可以提供长时间的备用。
如图6所示,当电网接口101供电故障、燃气发电机202或者天然气管道接口201故障,且电池107故障。第一整流器102关闭,第二整流器203关闭。双向直流变换器106关闭。燃料电池302启动,将储氢装置303中的氢能转换成电能,为负载108供电。
Claims (1)
1.一种电源装置,它包括传统电源模块(1)、燃料电池储能模块(3);其中传统电源模块包括电网接口(101)、第一整流器(102)、静态开关(103)、直流母线(104),逆变器(105)、双向直流变换器(106)、电池(107)、负载(108),第一整流器(102)输入连接电网接口(101),第一整流器输出连接到直流母线(104),静态开关(103)输入连接电网接口(101),静态开关输出连接到负载(108),逆变器(105)输入连接直流母线(104),逆变器输出连接负载(108),双向直流变换器(106)输入连接直流母线(104),双向直流变换器输出连接电池(107);燃料电池储能模块(3)包括单向直流变换器(301)、燃料电池(302)、储氢装置(303),单向直流变换器(301)输出连接直流母线(104),单向直流变换器输入连接燃料电池(302),燃料电池(302)连接到储氢装置(303);其特征在于还包括燃气输入模块(2),燃气输入模块包括天然气管道接口(201)、燃气发电机(202)、第二整流器(203)、燃气发电机(202)的输入连接天然气管道接口(201),燃气发电机的输出连接到第二整流器(203)的输入,第二整流器输出连接到直流母线(104)。
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