CN108093658A - 电网扰动的燃料电池系统穿越 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池系统,包括被配置为产生直流(DC)信号的燃料电池组件。该燃料电池系统还包括一个或多个逆变器,所述一个或多个逆变器借助一个或多个第一总线线路而联接到燃料电池组件。该燃料电池系统还包括变频驱动器(VFD),该变频驱动器联接到所述一个或多个逆变器的输出端并且被配置为从所述一个或多个逆变器接收交流电。该变频驱动器被配置为将交流电转换成直流电并且在正常运行状况期间将直流电提供给至少一个辅助部件。该燃料电池系统还包括一个或多个第二总线线路,所述一个或多个第二总线线路被配置为经由所述一个或多个第一总线线路接收DC信号,并且在低电压穿越状况期间将DC信号提供给变频驱动器以为所述至少一个辅助部件供电。
Description
背景技术
燃料电池是通过电化学反应将诸如储存在碳氢燃料中的能量之类的化学能转换成电能的装置。通常,燃料电池包括阳极电极和阴极电极,所述阳极电极和阴极电极由用于传导带电离子的电解质隔开。诸如熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池的高温燃料电池通过使反应物燃料气体通过阳极电极而运行,同时使氧化剂气体(例如,二氧化碳和氧气)经过阴极电极。为了产生期望的功率电平,多个单独的燃料电池可以串联堆叠。
燃料电池系统和发电厂包括燃料电池堆和工厂部件的配套部件,工厂部件包括燃料电池发电厂专用的支持和/或辅助部件。工厂部件的这些配套部件将燃料电池堆整合到综合功率系统中,并且使系统符合现场特定要求。在燃料电池系统中,工厂部件的配套部件能够包括泵、鼓风机、传感器、仪器、控制装置、加热器、热交换器、氧化剂、脱氧剂和脱硫器组件等。燃料电池发电厂中的工厂部件的这些配套部件具有显著寄生负载并且需要持续的电力来支持燃料电池电力产生。
发明内容
一种说明性燃料电池系统,包括被配置成生成直流(DC)信号的燃料电池组件。该燃料电池系统还包括一个或多个逆变器,所述一个或多个逆变器借助一个或多个第一总线线路联接到燃料电池组件。该燃料电池系统还包括变频驱动器(VFD),该变频驱动器(VFD)联接到一个或多个逆变器的输出端并且被配置为从一个或多个逆变器接收交流(AC)电。VFD被配置为将交流电转换成直流电并且在正常运行状况期间将直流电提供给至少一个辅助部件。该燃料电池系统还包括一个或多个第二总线线路,所述一个或多个第二总线线路被配置为经由所述一个或多个第一总线线路接收DC信号,并且在低电压穿越状况期间将DC信号提供给VFD以便为至少一个辅助部件供电。
用于在低电压穿越状况期间运行燃料电池系统的说明性方法包括在正常运行状况期间通过变频驱动器(VFD)向至少一个辅助部件提供电力。VFD从一个或多个燃料电池逆变器的输出接收电力,所述一个或多个燃料电池逆变器通过一个或多个总线线路联接到燃料电池组件。该方法还包括确定一个或多个燃料电池逆变器的输出不足以为至少一个辅助部件供电。该方法还包括响应于确定出一个或多个燃料电池逆变器的输出不足而通过VFD与一个或多个总线之间的直接连接向至少一个辅助部件提供电力,所述一个或多个总线线路将燃料电池组件连接到一个或多个燃料电池逆变器。
用于启动燃料电池系统的说明性方法包括在燃料电池组件启动期间通过变频驱动器(VFD)从电网向至少一个辅助部件提供电力。该方法还包括确定燃料电池组件已经达到运行温度。该方法还包括至少部分地基于确定出燃料电池组件已经达到运行温度来通过VFD和一个或多个总线线路之间的直接连接为至少一个辅助部件供电,所述一个或多个总线线路将燃料电池组件连接到一个或多个燃料电池逆变器。该方法还包括确定来自一个或多个燃料电池逆变器的第一电压输出大于直接连接的第二电压。该方法还包括,响应于确定出第一电压大于第二电压,通过VFD从一个或多个燃料电池逆变器的输出向给至少一个辅助部件提供电力。
以上是本公开的发明内容,因此必要地包含细节的简化、概括和省略。因此,本领域技术人员将会理解,该发明内容仅是说明性的,并不意图以任何方式进行限制。如由权利要求书所定义的,本文所述的装置和/或过程的其它方面、发明特征和优点将在本文结合附图阐述的详细描述中而变得显而易见。
附图说明
图1是根据说明性实施例的被配置成在低电压穿越状况期间向工厂组件的配套部件提供电力的燃料电池系统的图。
图2是描绘根据说明性实施例的燃料电池系统的启动操作的流程图。
图3是描绘根据说明性实施例的用于经历低电压穿越状况的燃料电池系统的电力分配操作的流程图。
具体实施方式
分布式发电机,诸如燃料电池发电厂,必须符合电网互联规范。互连规范定义了分布式发电机如何响应于电网电压的严重持续下降。现有的互连规范(例如,IEEE-1547,UL-1741)要求分布式发电机在故障状态期间从电网快速断开连接,并且保持断开连接状态,直到电力系统稳定为止。由于分布式发电量的增加,已经判定需要在电网故障状况期间使分布式发电机保持连接从而帮助使系统稳定。例如,加利福尼亚州提出了新的电网互连规范要求,将要求分布式发电机在故障事件期间保持与电网连接,并且在低电压下持续供应电流长达30秒。这些低电压可以是分布式发电机正常输出电压的大约50-88%。在故障事件期间提供低电压的过程被称为低电压穿越(LVRT)。
已经为风力涡轮机和太阳能电池板研发了用于处理LVRT情况的逆变器,并且这种逆变器将来可能适于燃料电池逆变器。然而,燃料电池发电厂具有显著的寄生负载,诸如鼓风机、泵、加热器和工厂辅助部件的其它配套部件,这需要连续的电力来支持燃料电池系统的电力产生。在LVRT状况期间,燃料电池逆变器的电压输出通常太低而不能支持这些寄生负载。因此,使用燃料电池逆变器或LVRT逆变器不能支持发电厂运行,因为低电压无法支持寄生负载。为了解决这个问题,传统系统可能会采用大型电池供电的不间断电源(UPS)装置或飞轮发电机,用于在LVRT瞬变期间为寄生负载供应电力。然而,这些解决方案增加了成本和空间要求,同时降低了工厂电效率并且引入了不利的维护要求。
本文描述的实施例允许至少工厂辅助部件的临界配套部件在电网扰动期间接收足够的电力,而不牺牲空间或增加显著的成本。图1是根据说明性实施例的被配置为在低电压穿越状况期间向工厂组件110的配套部件提供电力的燃料电池系统100的图示。燃料电池系统100包括燃料电池组件102、燃料电池逆变器104和106、燃料电池输出变压器108、工厂系统110的配套部件和工厂控制器130。燃料电池系统100经由连接中断器(tie breaker)114连接到电网112,该连接中断器114用作开关以将燃料电池系统100连接到电网112/从电网112断开连接。在替代实施例中,燃料电池系统100可包括更少的附加的和/或不同的部件。
燃料电池组件102由两个燃料电池柱构成,每个燃料电池柱包括两个燃料电池堆。在替代实施例中,可以使用更少或附加的燃料电池柱。类似地,在其它实施例中,每个燃料电池柱可以包括更少或附加的燃料电池堆。在说明性实施例中,燃料电池组件102的燃料电池是熔融碳酸盐燃料电池。在替代实施例中,可以使用不同类型的燃料电池。在另一个说明性实施例中,燃料电池组件102在全功率下运行时产生1400千瓦(kW)的净输出,并且对于辅助部件具有大约50kW的寄生负载。然而,这些仅仅是示例值,并且本文描述的实施例可以应用于更小或更大的燃料电池组件和/或寄生负载。
燃料电池组件102的柱经由总线线路116连接到燃料电池逆变器104和106。当接收到由燃料电池组件102产生的DC电流时,燃料电池逆变器104和106将DC电流转换为AC电流,AC电流被馈送到燃料电池输出变压器108。燃料电池输出变压器108将从燃料电池逆变器104和106接收到的AC电流逐步降低到与电网112兼容的期望值。在替代实施例中,燃料电池输出变压器108可以增强从燃料电池逆变器104和106接收到的信号。在说明性实施例中,在正常全功率运行期间,沿着总线线路116的电压是610伏(V)DC,并且来自燃料电池输出变压器108的输出是480V AC。在替代实施方式中,总线线路116处和/或燃料电池输出变压器108的输出端处的电压可以不同。
总线线路118将燃料电池输出变压器108的输出端连接到工厂系统110的配套部件。当连接中断器114处于闭合位置时,总线线路118也将工厂系统110的配套部件连接到电网112。总线线路118还包括连接中断器120,使得工厂系统110的配套部件能够从燃料电池输出变压器108的输出端和电网112断开连接。总线线路118用于为工厂系统110的配套部件的辅助部件供电。例如,离开总线线路118的第一分支122用于为工艺加热器供电,离开总线线路118的第二分支124用于为水处理单元供电,并且离开总线118的第三分支126用于为HVAC系统供电。工艺加热器可以用于预热被供应至燃料电池堆的燃料和/或氧化剂气体。水处理单元能够用于使水蒸发以便为燃料加湿和/或用于清洁从燃料电池组件102回收的水。HVAC能够用来使燃料电池系统100通风并且提供热控制。
离开总线线路118的第四分支128被馈送到水泵138的变频驱动器(VFD)136,并且离开总线线路118的第五分支129被馈送到鼓风机142的VFD140。下面将更详细地讨论VFD,其可以是现成的商业化部件或定制部件,这取决于实施方式。第一分支122、第二分支124、第三分支126、第四分支128和第五分支129中的每一个包括连接中断器,使得分支可以选择性地从总线线路118断开连接。在替代实施例中,可以包括离开总线线路118的更少或附加分支,这取决于需要被供电的工厂辅助部件的配套部件的数量。
变压器132也连接到总线线路118。变压器132用于逐步降低总线线路118上的电压,使得具有较低电压要求的辅助部件可以被供电。在说明性实施例中,沿总线线路118的电压为480V AC,并且变压器132将该电压变换成120V AC。或者,变压器132可以产生不同的电压,诸如208V等。将120V AC信号提供给工厂系统110的配套部件的一个或多个非关键辅助部件。非关键的辅助部件可以包括任何对燃料电池系统100的运行非关键的部件。变压器132的输出也被馈送到不间断电源(UPS)134,所述不间断电源(UPS)134又连接到燃料电池系统100的仪器和控制器。在一个实施例中,UPS 134可以是3千伏安(kVA)120伏交流电源。替代地,取决于仪器和控制器的负载要求,可以使用更小或更大的UPS。如图1所示,合适的连接中断器或总线联接器可以用于每个非关键的部件以及用于每个仪器和控制部件。
在说明性实施例中,来自变压器132的输出对UPS 134充电,UPS 134又向仪器和控制器提供电力。结果,在沿着总线线路118的电压下降或消失的情况下,仪器和控制器仍然可以在一段时间内接收电力。仪器和控制器可以包括传感器以检测燃料电池系统100的不同部件的运行条件和温度。仪器和控制器还可以包括计算机硬件,诸如处理器、存储器、用户接口等,所述计算机硬件可以用于存储和/或处理从传感器接收的数据。仪器和控制器还可以包括编程(其可以以计算机可读指令的形式存储在存储器中)以控制燃料电池组件102、工厂辅助部件的配套部件等的运行和功能。仪器和控制器还可以控制连接中断器114和图1的任何其它连接中断器的断开和闭合。仪器和控制器还可以包括工厂控制器130,该工厂控制器130被配置为监测和控制系统的温度、流速、模式等。
在说明性实施例中,水泵138的VFD 136和鼓风机142的VFD 140每个都可以包括内部整流器,该内部整流器用于将分别来自离开总线线路118的第四分支128和第五分支129的输入从AC信号转换成DC信号,以为水泵138和鼓风机142供电。水泵138可用于将水供应到燃料电池系统100以供给燃料电池蒸汽重整反应。鼓风机142可用于将空气或氧化剂气体供应到燃料电池堆并且帮助冷却燃料电池系统100。鼓风机142的VFD 140用于基于发电厂状况改变鼓风机速度以及允许不同量的空气流。在一个实施例中,商用现货(COTS)VFD可以用于为鼓风机142供电。然而,在其它实施例中,可以针对鼓风机142的特定配置或者燃料电池系统100的特定配置定制VFD。水泵138的VFD136能够用来改变水泵138的速度和/或压力,并且也可以是COTS部件。商用VFD技术将480V AC 60赫兹(Hz)输入功率整流成在700V DC下运行的DC环节。该直流电然后被反相以输出可变频率480V、三相功率给马达。可商购的VFD装置还具有直接向VFD DC环节供应直流电的配置。
水泵138和鼓风机142可以是480V三相负载,但是其它大小的负载也可以通过这里描述的实施例来操控。在一个实施例中,水泵138可以包括两马力的马达,并且鼓风机142可以包括150马力的马达。或者,可以使用不同大小的水泵和/或鼓风机。在许多系统中,运行鼓风机142所需的电力占工厂辅助部件的配套部件所需总电力的大约80%。另外,在许多系统中,鼓风机142和水泵138是重要的部件,没有这些部件,即使在大约30秒的低电压穿越(LVRT)状况期间,燃料电池系统也无法运行。因此,鼓风机142和水泵138在LVRT状况下运行是重要的。
在正常运行期间,水泵138和鼓风机142从总线线路118断电。在燃料电池系统100的初始启动期间,用于水泵138和鼓风机142的电力可以源自电网112。在燃料电池系统的全功率运行期间,水泵138和鼓风机142的电力可以来自燃料电池输出变压器108的输出(即,源自燃料电池组件102)。然而,在电网112遭遇电压下降并且燃料电池组件100需要在低电压下保持运行的LVRT状况期间,燃料电池组件的输出不足以为向工厂辅助部件的所有配套部件馈电的总线线路118供电。
为了允许水泵138和鼓风机142在LVRT状态期间保持运行,图1的燃料电池系统100包括总线线路144,该总线线路144将燃料电池组件的输出从总线线路116直接联接到为水泵138和鼓风机142两者供电的总线。因为来自燃料电池组件102的DC电压的范围与VFD 136和VFD 140的DC环节兼容,所以在正常AC电压对鼓风机142和水泵138无效时,燃料电池组件102可以直接为鼓风机142和水泵138供应电力。在说明性实施例中,总线线路144形成标称650V总线,但是在替代实施例中可以使用不同的值。图1的燃料电池系统100还包括联接到总线线路144的信号选择功率二极管146。如下面更详细地解释的,信号选择功率二极管允许系统基于燃料电池系统100和电网112两者的运行状态自动控制水泵138和鼓风机142的输入源。具体而言,信号选择功率二极管从总线线路144或(总线线路118的)第四分支128和第五分支129中选择最高DC电压来为VFD 136和VFD 140供电。在来自VFD的内部环节的DC电流高于DC总线线路144的DC电流的情况下,信号选择二极管也防止该DC电流。在说明性实施例中,熔断器被包含在用于短路保护的信号选择功率二极管中或与该信号选择功率二极管相邻。在另一个说明性实施例中,总线线路144还包括DC接触器145,当燃料电池组件102诸如在工厂停机或工厂升温期间不能够供应电流时,该DC接触器145提供将燃料电池组件102与负载(即,VFD 136和VFD 140)隔离的方式。在说明性实施例中,DC接触器145由工厂控制器130控制。这样,总线线路144在沿着总线线路118存在不足的交流电的时间期间向VFD136和VFD 140提供替代电源。在替代实施例中,总线线路144可用于为工厂部件的更少的、附加的和/或不同的辅助配套部件供电。
图2是描绘根据说明性实施例的燃料电池系统的启动操作的流程图。在替代实施例中,可以执行更少的、附加的和/或不同的操作。而且,对流程图的使用并不旨在限制所执行的操作的顺序。在操作200中,在启动燃料电池系统期间,将正常AC电网功率提供给工厂部件的关键的辅助配套部件。VFD将该AC输入功率转换成大约650V DC,但是在替代实施例中可以使用其它值。燃料电池系统可以是参照图1讨论的燃料电池系统100。关键部件可以是水泵138、鼓风机142和/或认为对于启动燃料电池组件102是重要的或必需的任何其它部件。在启动期间,当燃料电池组件102没有达到温度并且不能发电时,连接中断器114可以处于闭合位置,使得总线线路118与电网112连通。因此,在启动期间,提供给关键辅助部件的电力可以起源于电网112。在替代实施例中,可以使用诸如电池、UPS、发电机组等的另一电源来代替电网112以在启动期间给总线线路118馈电。
在操作205中,确定燃料电池组件是否达到操作温度。操作温度可以是预定值或特定于所使用的燃料电池的类型和燃料电池工厂的规范的值的范围。仅作为一个示例,可以使用图1的工厂控制器130来进行确定,该工厂控制器130可以包括温度传感器或与温度传感器通信。如果在操作205中确定出燃料电池组件未达到温度,则系统在操作200中经由电网继续向关键部件提供电力。如果在操作205中确定出燃料电池组件达到温度,则在操作210中闭合能够在燃料电池组件的输出和关键部件之间实现直接连接的DC接触器。DC接触器可以由工厂控制器130闭合。在替代实施例中,可以使用任何其它类型的开关机构来代替DC接触器。在说明性实施例中,直接连接由图1的总线线路144表示,其将燃料电池组件102的输出端连接到用于水泵138的VFD 136的输入端和用于鼓风机142的VFD 140的输入端。
在操作215中,确定来自直接连接的可用电压是否大于VFD的内部整流器的电压。在说明性实施例中,当燃料电池组件最初在启动期间达到期望的操作温度时,燃料电池组件将不会向电网提供电力,并且因此将处于未负载状态。由于在达到期望的启动温度时处于未负载状态,从燃料电池组件输出的电压(即,沿总线线路116的电压以及因此沿着图1的总线线路144的电压)将是大约800V DC,这比燃料电池组件处于负载状态时沿着这些总线的电压高。因此,沿着直接连接(即,沿着总线线路144)的大约800V DC信号将大于VFD的内部整流器的输出,VFD的内部整流器的输出在标称480V AC输入AC电源下将为大约650V DC。在这种情形下,操作215的确定为肯定,并且在操作225中经由直接连接向关键部件提供电力。
一旦燃料电池组件达到温度并且燃料电池逆变器开始汲取DC电流以产生电力,则燃料电池堆对电压将与负载成比例地下降,使得在正常的全功率运行中,沿着总线线路116和总线线路144的电压将为大约610V DC。因此,沿着直接连接的大约610V DC信号将小于VFD的内部整流器的大约650V DC输出。在这样的情形下,操作215的确定为否定,并且在操作220中,经由从AC电网(或者替代地从燃料电池逆变器的输出端)到VFD的输入功率向关键部件提供电力。
在说明性实施例中,可以通过信号选择功率二极管(例如图1的信号选择功率二极管146)自动进行操作215的确定。在替代实施例中,可以通过工厂控制器130或监测电压的另一个计算系统和/或通过本领域技术人员已知的任何其它电压比较方法进行确定。
图3是描绘根据说明性实施例的用于经历低电压穿越状况的燃料电池系统的电力分配操作的流程图。在替代实施例中,可以执行更少的、附加的和/或不同的操作。而且,对流程图的使用并不旨在限制所执行的操作的顺序。在操作300中,在燃料电池系统的正常全功率运行期间,经由燃料电池逆变器的AC输出端将电力提供给工厂部件的关键辅助配套部件。在说明性实施例中,燃料电池系统可以是燃料电池系统100,并且关键部件可以是图1的水泵138和鼓风机142。在替代实施例中,不同部件可以被认为对系统是关键的。
在操作305中,确定由VFD的内部整流器从AC输入功率得到的DC电压是否足以给系统的关键部件供电。如果燃料电池系统正在经历LVRT状况,则燃料电池逆变器(例如,图1的燃料电池逆变器104和106)的输出将至少部分地由于施加的低电压运行要求而下降。在这种LVRT情形下,燃料电池逆变器的输出将太低而不能提供足够的交流电给VFD。在一个实施例中,可以通过参照图1描述的信号选择功率二极管进行确定,并且能够基于信号选择功率二极管确定沿着总线线路144的电压大于总线线路118的第四分支128和第五分支129的电压而确定VFD的内部整流器的电压不足够。在替代实施例中,可以通过工厂控制器130、计算系统或本领域技术人员已知的任何其它电压监测设备来进行确定。如果在操作305中确定VFD的内部整流器的电压足够,则在操作300中系统能够继续向关键部件提供电力。如果在操作305中确定VFD的内部整流器的电压不足,则在操作310中系统通过直接连接向关键部件提供电力。直接连接可以是参照图1所示的总线线路144。
在操作315中,确定直接连接的DC电压是否大于从AC输入功率导出的VFD的内部整流器的电压。如上所述,在LVRT状况期间,VFD可用的AC输入电压将下降并且将不足以为关键部件供电。然而,随着电网恢复并且LVRT运行状态结束,燃料电池组件的输出将再次增加,使得由VFD从AC输入功率得到的DC电压再次超过直接连接的DC电压。因此,如果VFD的内部整流器的电压增加到大于直接连接的值并且操作315为否定,则在操作300中通过燃料电池逆变器输出到VFD而再次向关键部件提供电力。这样的场景表示LVRT状况的终止。如果DC整流器的电压保持低并且操作315的确定为肯定,则在操作310中系统将通过直接连接继续向关键部件提供电力。虽然未在图3中示出,但是在LVRT状况期间,如参考图1所讨论的,仪器和控制器被供应来自UPS134的储存功率。因此,在LVRT状况期间,对于燃料电池系统的运行而言所必需的或重要的计算部件、控制器、传感器等能够保持运行。
这里描述的实施例允许在电网上的低电压状况期间向工厂系统的配套部件的关键辅助部件供应电力,使得燃料电池发电厂能够继续运行,直到电网电压恢复到正常。这也使得燃料电池系统能够继续向电网提供输出电流,从而有助于电网的恢复和稳定。即使由于在低电压状况期间功率损失而导致非关键的寄生负载不能工作,燃料电池发电厂仍然可以运行足够的时间段让电网恢复,并且持续由新的互连规范规定的足够的时间段。在替代实施例中,图1的燃料电池系统100可以被修改为包括相对较小的COTS逆变器,以从总线线路144被供应电力,以便为发电厂的剩余寄生负载的运行的提供电力。该剩余的非关键寄生负载构成了燃料电池系统的总寄生负载的约20%。在这种改进的布置中,燃料电池系统将能够在没有来自电网或燃料电池逆变器的电力的情况下无限地运行。
在所有情况下,应理解的是,上述布置仅仅是代表所描述的主题的应用的许多可能的具体实施例的说明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以根据本主题的原理容易地设计出许多各种其它布置。还应该注意的是,这里描述的任何运行都可以被实施为存储在诸如计算机存储器之类的非暂态计算机可读介质上的计算机可读指令。
还应该理解,代表性实施例中所示的系统和方法的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管仅详细描述了本公开的几个实施例,但阅读本公开的本领域技术人员将容易地认识到,在实质上不脱离所公开的主题的新型教导和优点的情况下,许多修改是可能的(例如,各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等的变型)。
此外,以上描述的功能和程序可以通过被设计成执行特定功能和程序的专用设备来执行。这些功能也可以由执行与功能和程序相关的命令的通用设备来执行,或者每个功能和程序都可以由不同的设备零件来执行,其中一个设备零件用作控制器或者具有独立的控制装置。
Claims (20)
1.一种燃料电池系统,包括:
燃料电池组件,所述燃料电池组件被配置为生成直流(DC)信号;
一个或多个逆变器,所述一个或多个逆变器通过一个或多个第一总线线路联接到所述燃料电池组件;
变频驱动器(VFD),所述变频驱动器联接到所述一个或多个逆变器的输出端并且被配置为从所述一个或多个逆变器接收交流电,其中所述变频驱动器被配置为将所述交流电转换成直流电并且在正常运行状况期间将所述直流电提供给至少一个辅助部件;以及
一个或多个第二总线线路,所述一个或多个第二总线线路被配置为经由所述一个或多个第一总线线路接收所述直流信号,并且在低电压穿越状况期间将所述直流信号提供给所述变频驱动器以向所述至少一个辅助部件供电。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统,还包括联接到所述一个或多个逆变器的燃料电池输出变压器,其中所述变频驱动器联接到所述燃料电池输出变压器的输出端。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统,还包括一个或多个信号选择功率二极管,所述一个或多个信号选择功率二极管在所述一个或多个第一总线线路与所述至少一个辅助部件之间联接到所述一个或多个第二总线线路。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统,其中,所述变频驱动器包括内部整流器,并且其中所述内部整流器被配置为将来自所述一个或多个逆变器的交流电转换成所述直流电。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统,还包括一个或多个接触器,所述一个或多个接触器在所述一个或多个第一总线线路与所述变频驱动器之间处于所述一个或多个第二总线线路上。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统,还包括工厂控制器,所述工厂控制器被配置为控制所述一个或多个接触器以断开和闭合所述一个或多个第二总线线路与所述变频驱动器之间的连接。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统,还包括不间断电源,所述不间断电源被配置为在所述低电压穿越状况期间向至少一个控制部件提供电力。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统,其中,所述不间断电源被配置为在所述正常运行状况期间从所述一个或多个逆变器的输出接收电荷。
9.根据权利要求1所述的燃料电池系统,其中,所述至少一个辅助部件包括水泵和鼓风机中的一者或多者。
10.一种用于在低电压穿越状况期间运行燃料电池系统的方法,所述方法包括:
在正常运行状况期间借助变频驱动器(VFD)向至少一个辅助部件提供电力,其中所述变频驱动器从一个或多个燃料电池逆变器的输出接收电力,所述一个或多个燃料电池逆变器借助一个或多个总线线路联接到燃料电池组件;
确定所述一个或多个燃料电池逆变器的输出不足以为所述至少一个辅助部件供电;以及
响应于确定出所述一个或多个燃料电池逆变器的输出不足,通过所述变频驱动器与将所述燃料电池组件连接到所述一个或多个燃料电池逆变器的所述一个或多个总线线路之间的直接连接,向所述至少一个辅助部件提供电力。
11.根据权利要求10所述的方法,还包括在所述低电压穿越状况期间通过不间断电源向一个或多个控制部件提供电力。
12.根据权利要求11所述的方法,还包括在所述正常运行状况期间用所述一个或多个燃料电池逆变器的输出对所述不间断电源充电。
13.根据权利要求10所述的方法,其中,所述确定由联接到所述直接连接的一个或多个信号选择功率二极管执行。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述变频驱动器包括内部整流器,所述内部整流器从一个或多个燃料电池逆变器的输出接收电力。
15.根据权利要求10所述的方法,还包括响应于确定出所述一个或多个燃料电池逆变器的输出不足而闭合所述直接连接上的一个或多个接触器。
16.一种用于启动燃料电池系统的方法,所述方法包括:
在燃料电池组件的启动期间,借助变频驱动器(VFD)从电网向至少一个辅助部件提供电力;
确定所述燃料电池组件已经达到运行温度;
至少部分地基于确定出所述燃料电池组件已经达到所述运行温度,通过所述变频驱动器与将所述燃料电池组件连接到一个或多个燃料电池逆变器的一个或多个总线线路之间的直接连接,向所述至少一个辅助部件提供电力;
确定来自所述一个或多个燃料电池逆变器的第一电压输出大于所述直接连接的第二电压;以及
响应于确定出所述第一电压大于所述第二电压,通过所述变频驱动器从所述一个或多个燃料电池逆变器的输出向所述至少一个辅助部件提供电力。
17.根据权利要求16所述的方法,还包括响应于确定出所述燃料电池组件已经达到所述运行温度,闭合一个或多个接触器以形成所述直接连接。
18.根据权利要求16所述的方法,其中,当所述燃料电池组件处于未负载状态时所述第一电压小于所述第二电压,并且其中所述燃料电池组件在所述未负载状态下不向所述电网提供电力。
19.根据权利要求16所述的方法,其中,当所述燃料电池组件处于负载状态时所述第一电压大于所述第二电压,并且其中所述燃料电池组件在所述负载状态下向所述电网提供电力。
20.根据权利要求16所述的方法,还包括通过所述变频驱动器的内部整流器对来自所述电网的电力进行整流,使得由所述变频驱动器向所述至少一个辅助部件提供直流电。
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GR01 | Patent grant | ||
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