CN105356547A - 电力转换控制方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力转换控制方法、装置和系统。其中，该装置包括：电压调节电路、电能转换电路以及用于控制该电压调节电路和该电能转换电路导通的电压控制器，该电压调节电路与该电能转换电路并联连接，其中，该电压调节电路，用于获取燃料电池输出电能的开路电压，并通过降低该开路电压得到调整电压；该电压控制器，用于在确定该调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制该电能转换电路导通；该电能转换电路，用于在导通后，将该调整电压调整为特定负载电压，并输出该调整后的调整电压。本发明解决了现有的电力转换控制装置设计难度大，设计成本高的技术问题。

Description

电力转换控制方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种电力转换控制方法、装置和系统。
背景技术
燃料电池是一种将贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，由于不受卡诺循环的限制，其直接发电效率可高达45％以上，具有环境友好、能量转化效率高、寿命长等特点，在航空航天、潜艇、电动车、电站、移动设备、居民家庭等领域存在广泛的应用前景。
由于燃料电池作为一种能量转换装置，需要尽可能的提高能量利用效率，而燃料电池较宽的输出电压(如20V至80V)则需要设计电力转换控制装置将燃料电池的输出电压转换为与负载匹配的电压，例如，若负载匹配的电压为48V，在燃料电池的输出电压为20V时，则该电力转换控制装置将该20V提升至48V，在燃料电池的输出电压为80V时，则该电力转换控制装置将该80V降低至48V，由此可知，现有的电力转换控制装置在进行电力转换时，需要在较宽输入电压范围内，既要做升压设计，又要兼顾降压设计，大大降低了电力转换控制装置的转换效率，同时提高了该电力转换控制装置的设计难度和成本。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种电力转换控制方法、装置和系统，以至少解决现有的电力转换控制装置设计难度大，设计成本高的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电力转换控制装置，包括：电压调节电路、电能转换电路以及用于控制所述电压调节电路和所述电能转换电路导通的电压控制器，所述电压调节电路与所述电能转换电路并联连接，其中，所述电压调节电路，用于获取燃料电池输出电能的开路电压，并通过降低所述开路电压得到调整电压；所述电压控制器，用于在确定所述调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制所述电能转换电路导通；所述电能转换电路，用于在导通后，将所述调整电压调整为所述特定负载电压，并输出所述调整后的调整电压。
进一步地，所述电能转换电路包括：第一开关和与所述第一开关连接的电能转换模块；所述电压控制器在确定所述调整电压小于或者等于所述特定负载电压后，控制所述第一开关闭合，在所述第一开关闭合后，所述电能转换电路导通，使得所述电能转换模块得电。
进一步地，所述电压控制器在确定通过所述电能转换电路的电流达到预设电流时，控制所述电压调节电路断开。
进一步地，所述电压调节电路包括第二开关和与所述第二开关连接的电压调节模块；所述电压控制器控制所述第二开关断开，在所述第二开关断开后，所述电压调节电路断开，使得所述电压调节模块断电。
进一步地，所述电压调节模块包括电阻或者电容器。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力转换控制方法，包括：应用于电力转换控制装置，所述电力转换控制装置包括电压调节电路、电能转换电路以及用于控制所述电压调节电路和所述电能转换电路导通的电压控制器，所述电压调节电路与所述电能转换电路并联连接；所述方法包括：通过所述电压调节电路获取燃料电池输出电能的开路电压，并降低所述开路电压得到调整电压；在确定所述调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制所述电能转换电路导通；在所述电能转换电路导通后，将所述调整电压调整为所述特定负载电压，并输出所述调整后的调整电压。
进一步地，在将所述调整电压调整为所述特定负载电压并输出所述调整后的调整电压后，所述方法还包括：在确定通过所述电能转换电路的电流达到预设电流时，控制所述电压调节电路断开。
进一步地，所述电力转换控制装置还包括继电器和用于控制所述继电器断开的继电器控制器；其中，所述继电器一端与所述燃料电池连接，另一端分别与所述电压调节电路和所述电能转换电路连接；在将所述调整电压转换为所述特定负载电压并输出所述调整后的调整电压后，所述方法还包括：在确定环境参数大于或者等于预设安全值时，通过所述继电器控制器断开所述继电器。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力转换控制系统，包括：燃料电池、电力转换控制装置和负载；其中，所述燃料电池，用于将输出的输出电能传输至所述电力转换控制装置；所述电力转换控制装置包括上述电力转换控制装置；所述负载，用于根据所述电力转换控制装置输出的所述调整电压工作。
在本发明实施例中，提供一种电力转换控制装置，包括：电压调节电路、电能转换电路以及用于控制该电压调节电路和该电能转换电路导通的电压控制器，该电压调节电路与该电能转换电路并联连接，其中，该电压调节电路，用于获取燃料电池输出电能的开路电压，并通过降低该开路电压得到调整电压；该电压控制器，用于在确定该调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制该电能转换电路导通；该电能转换电路，用于在导通后，将该调整电压调整为特定负载电压，并输出该调整后的特定负载电压。这样，该电能转换电路只需要在较小输入电压范围内对输入的电能进行调节，甚至整个装置不需要再做降压或者升压设计，从而解决了现有的电力转换控制装置设计难度大，设计成本高的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的电力转换控制装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的另一种可选的电力转换控制装置的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的又一种可选的电力转换控制装置的结构示意图；
图4是根据本发明实施例的一种可选的电力转换控制系统的结构示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的电力转换控制方法的流程示意图；
图6是根据本发明实施例的一种可选的电力转换控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是根据本发明实施例提供的一种电力转换控制装置，如图1所示，该装置包括：
电压调节电路101、电能转换电路102以及用于控制该电压调节电路101和该电能转换电路102导通的电压控制器103，该电压调节电路101与该电能转换电路102并联连接，其中，
该电压调节电路101，用于获取燃料电池输出电能的开路电压，并通过降低该开路电压得到调整电压。
其中，开路电压即为该燃料电池上电后输出电能的电压。
该电压控制器103，用于在确定该调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制该电能转换电路102导通；
该电能转换电路102，用于在导通后，将该调整电压调整为特定负载电压，并输出该调整后的调整特定负载电压。
通过采用上述电力转换控制装置，该装置中的电能转换电路只需要在较小输入电压范围内对输入的电能进行调节，整个电力转换控制装置甚至不需要再做降压或者升压设计，从而解决了现有的电力转换控制装置设计难度大，设计成本高的技术问题。
可选地，如图2所示，该电能转换电路102包括：第一开关1021和与该第一开关1021连接的电能转换模块1022；
该电压控制器在确定该调整电压小于或者等于该特定负载电压后，控制该第一开关闭合，在该第一开关闭合后，该电能转换电路导通，使得该电能转换模块得电，这样，在该电能转换模块得电后，将该开路电压降低至特定负载电压，其中，该特定负载电压属于负载正常工作的变化范围。
可选地，该电压控制器在确定通过该电能转换电路的电流达到预设电流时，控制该电压调节电路断开，这样，在电压满足负载的工作需求时，及时断开电压调节电路，从而防止电压过低。
例如，该预设电流可以是5A，即电压控制器在确定通过该电能转换电路的电流达到5A时，控制该电压调节电路断开。
可选地，该电压调节电路101包括第二开关1011和与该第二开关1011连接的电压调节模块1012；
该电压控制器控制该第二开关断开，在该第二开关断开后，该电压调节电路断开，使得该电压调节模块断电。
该电压调节模块包括电阻或者电容器。
其中，该电阻可以是水泥电阻。
可选地，如图3所示，该电力转换控制装置还包括继电器104和用于控制该继电器104断开的继电器控制器105；其中，该继电器一端与该燃料电池连接，另一端分别与该电压调节电路和该电能转换电路连接；该继电器控制器105，用于在确定环境参数大于或者等于预设安全值时，断开该继电器，从而确保燃料电池和电力转换控制装置的安全，保证燃料电池和电力转换控制装置的正常工作。
其中，该环境参数可以是电压或者温度，即当该电压或者温度大于或者等于预设安全值时，则断开该继电器，确保燃料电池和电力转换控制装置的安全，保证燃料电池和电力转换控制装置的正常工作。
下面结合图4对该电力转换控制装置的工作过程进行具体的描述，图4为一种燃料电池的电力转换系统，该系统包括：燃料电池401，与该燃料电池401连接的电力转换控制装置以及与该电力转换控制装置连接的负载402；在正常工作中，该继电器104处于闭合状态，燃料电池401输出电能的开路电压，此时，电力转换控制装置中的第一开关1021处于断开状态，第二开关1011处于导通状态，使得电压调节模块1012得电，该电压调节模块1012通过降低该开路电压得到调整电压，电压控制器103在确定该调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制该第一开关1021闭合，在该第一开关1021闭合后，该电能转换电路导通，使得该电能转换模块1022得电，该电能转换模块1022将该调整电压调整为特定负载电压，电压控制器103在确定通过该电能转换模块1022的电流达到预设电流时，控制该第二开关1011断开，使得电压调节模块1012失电，从而防止电压下降过低，最终将通过电能转换模块1022调整后的特定负载电压输出至负载402，以使得负载402正常工作。
需要说明的是，在本发明实施例中，上述继电器控制器和电压控制器可以合设在同一个控制器中，即通过该电压控制器控制电压调节电路和电能转换电路以及继电器的断开与导通。
根据本发明实施例，提供了一种电力转换控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图5为本发明实施例提供的一种电力转换控制方法，如图5所示，该方法应用于电力转换控制装置，该电力转换控制装置包括电压调节电路、电能转换电路以及用于控制该电压调节电路和该电能转换电路导通的电压控制器，该电压调节电路与该电能转换电路并联连接，该方法的流程包括：
S502、通过该电压调节电路获取燃料电池输出电能的开路电压，并降低该开路电压得到调整电压。
其中，开路电压即为该燃料电池上电后输出电能的电压。
S504、在确定该调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制该电能转换电路导通。
S506、在该电能转换电路导通后，将该调整电压调整为特定负载电压，并输出该调整后的特定负载电压。
通过采用上述电力转换方法，该装置中的电能转换电路只需要在较小输入电压范围内对输入的电能进行调节，整个电力转换控制装置甚至不需要再做降压或者升压设计，从而解决了现有的电力转换控制装置设计难度大，设计成本高的技术问题。
可选地，在将该调整电压转换为特定负载电压并输出该转换后的特定负载电压后，该方法还包括：在确定通过该电能转换电路的电流达到预设电流时，控制该电压调节电路断开，这样，在电压满足负载的工作需求时，及时断开电压调节电路，从而防止电压过低。
例如，该预设电流可以是5A，即电压控制器在确定通过该电能转换电路的电流达到5A时，控制该电压调节电路断开。
可选地，该电力转换控制装置还包括继电器和用于控制该继电器断开的继电器控制器；其中，该继电器一端与该燃料电池连接，另一端分别与该电压调节电路和该电能转换电路连接；在将该调整电压转换为特定负载电压并输出该转换后的特定负载电压后，该方法还包括：在确定环境参数大于或者等于预设安全值时，通过该继电器控制器断开该继电器。
其中，该环境参数可以是电压或者温度，即当该电压或者温度大于或者等于预设安全值时，则断开该继电器，确保燃料电池和电力转换控制装置的安全，保证燃料电池和电力转换控制装置的正常工作。
图6为本发明实施例提供的一种电力转换控制系统，如图6所示，该系统包括：燃料电池601、电力转换控制装置602和负载603；其中，
该燃料电池601，用于将输出的输出电能传输至该电力转换控制装置602；
该电力转换控制装置602包括上述图1至图3描述的电力转换控制装置；
该负载603，用于根据该电力转换控制装置602输出的特定负载电压工作。
需要说明的是，关于该电力转换控制系统的具体描述可以参考上述对图4的描述，此处不再赘述了。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电力转换控制装置，其特征在于，包括：电压调节电路、电能转换电路以及用于控制所述电压调节电路和所述电能转换电路导通的电压控制器，所述电压调节电路与所述电能转换电路并联连接，其中，
所述电压调节电路，用于获取燃料电池输出电能的开路电压，并通过降低所述开路电压得到调整电压；
所述电压控制器，用于在确定所述调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制所述电能转换电路导通；
所述电能转换电路，用于在导通后，将所述调整电压调整为所述特定负载电压，并输出所述调整后的调整电压。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述电能转换电路包括：第一开关和与所述第一开关连接的电能转换模块；
所述电压控制器在确定所述调整电压小于或者等于所述特定负载电压后，控制所述第一开关闭合，在所述第一开关闭合后，所述电能转换电路导通，使得所述电能转换模块得电。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电压控制器在确定通过所述电能转换电路的电流达到预设电流时，控制所述电压调节电路断开。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电压调节电路包括第二开关和与所述第二开关连接的电压调节模块；
所述电压控制器控制所述第二开关断开，在所述第二开关断开后，所述电压调节电路断开，使得所述电压调节模块断电。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电压调节模块包括电阻或者电容器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述电力转换控制装置还包括继电器和用于控制所述继电器断开的继电器控制器；其中，所述继电器一端与所述燃料电池连接，另一端分别与所述电压调节电路和所述电能转换电路连接；
所述继电器控制器，用于在确定环境参数大于或者等于预设安全值时，断开所述继电器。
7.一种电力转换控制方法，其特征在于，应用于电力转换控制装置，所述电力转换控制装置包括电压调节电路、电能转换电路以及用于控制所述电压调节电路和所述电能转换电路导通的电压控制器，所述电压调节电路与所述电能转换电路并联连接；所述方法包括：
通过所述电压调节电路获取燃料电池输出电能的开路电压，并降低所述开路电压得到调整电压；
在确定所述调整电压小于或者等于特定负载电压后，控制所述电能转换电路导通；
在所述电能转换电路导通后，将所述调整电压调整为所述特定负载电压，并输出所述调整后的调整电压。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在将所述调整电压转换为所述特定负载电压，并输出所述调整后的调整电压后，所述方法还包括：
在确定通过所述电能转换电路的电流达到预设电流时，控制所述电压调节电路断开。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述电力转换控制装置还包括继电器和用于控制所述继电器断开的继电器控制器；其中，所述继电器一端与所述燃料电池连接，另一端分别与所述电压调节电路和所述电能转换电路连接；在将所述调整电压调整为所述特定负载电压并输出所述调整后的调整电压后，所述方法还包括：
在确定环境参数大于或者等于预设安全值时，通过所述继电器控制器断开所述继电器。
10.一种电力转换控制系统，其特征在于，包括：燃料电池、电力转换控制装置和负载；其中，
所述燃料电池，用于将输出的输出电能传输至所述电力转换控制装置；
所述电力转换控制装置包括权利要求1至6任一项所述的电力转换控制装置；
所述负载，用于根据所述电力转换控制装置输出的调整电压工作。
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