CN111572368A - 一种氢能源发电设备拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
本申请属于氢能源汽车技术领域，特别涉及一种氢能源发电设备拓扑结构。包括与负载连接的供电设备、氢燃料发电堆及可充电电池，所述负载与供电设备的线路上设置有第一节点，所述氢燃料发电堆连接在所述第一节点上，所述氢燃料发电堆与所述第一节点的线路上设置有第二节点，所述可充电电池连接在所述第二节点上；其中，所述氢能源发电设备拓扑结构分成了两个主要工作拓扑结构，分别为UPS不间断储能车拓扑结构工作方式与氢能源应急发电车拓扑结构工作方式，在供电设备不能正常供电情况下，由可充电电池带动氢燃料发电堆对负载供电，同时可充电电池池作为负载短时过载时的补充电源。本发明提升了应急发电车的可靠性与场景适用性，能够更为有效地保障供电。
Description
技术领域
本申请属于氢能源汽车技术领域，特别涉及一种氢能源发电设备拓扑结构。
背景技术
随着社会的发展，应急电源车应用越来越广泛，在工业企业、建筑施工工程抢险、医院、重大政治活动等场所都有所应用，作为理想的照明、动力应急的移动备电站。市面上的应急电源车主要为燃油应急发电车，其结构以柴油发电机组为核心，配备控制与操作系统、进出电缆系统及车载系统。
传统形式的发电车拓扑形式的存在一定缺陷：
(1)使用燃油发电机噪声大，且在冬季启动困难；
(2)长时间运行污染严重，且有一定的安全风险；
(3)机组种类较少，选择余地小；
(4)动力性，经济型，可靠性等技术指标偏低，结构不紧凑；
(5)柴油机种新技术的应用较少，智能化、自动化程度低。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种氢能源发电设备拓扑结构，包括与负载连接的供电设备、氢燃料发电堆及可充电电池，所述负载与供电设备的线路上设置有第一节点，所述氢燃料发电堆连接在所述第一节点上，所述氢燃料发电堆与所述第一节点的线路上设置有第二节点，所述可充电电池连接在所述第二节点上；
其中，所述氢能源发电设备拓扑结构包括UPS不间断储能车子拓扑结构，正常情况下，供电设备供电并对可充电电池充电，当供电设备掉电时，可充电电池对外放电，带载同时启动氢燃料发电堆，之后由氢燃料发电堆带载且给可充电电池充电；
所述氢能源发电设备拓扑结构还包括氢能源应急发电车子拓扑结构，可充电电池作为氢燃料发电堆的启动电源，启动氢燃料发电堆，之后氢燃料发电堆作为主要电源带载，同时对可充电电池充电。
优选的是，所述可充电电池包括蓄电池。
优选的是，所述可充电电池包括电动底盘车动力电池、飞轮储能系统和/或超级电容。
优选的是，所述第二节点与所述可充电电池之间设置并联设置的充电线路及放电线路，所述放电线路上设置有第一二极管，用于所述可充电电池向所述第二节点单向导通，所述充电电路上设置有第二二极管及充电开关，所述第二二极管用于所述第二节点向所述可充电电池单向导通。
优选的是，所述氢燃料发电堆与所述负载之间设置有逆变系统，用于将所述氢燃料发电堆输出的直流电转变为交流电。
优选的是，所述氢燃料发电堆与所述负载之间设置有直流变压系统，用于提高氢燃料发电堆与所述负载之间线路上因电流增加而下降的电压。
优选的是，所述可充电电池作为负载短时过载时的补充电源。
本发明提升了应急发电车的可靠性与场景适用性，能够提供更为高质量的服务，使其应用范围更为广泛，能够更为有效地保障供电。
附图说明
图1是本申请氢能源发电设备拓扑结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请提供了一种氢能源发电设备拓扑结构，如图1所示，包括与负载连接的供电设备、氢燃料发电堆及可充电电池，所述负载与供电设备的线路上设置有第一节点，所述氢燃料发电堆连接在所述第一节点上，所述氢燃料发电堆与所述第一节点的线路上设置有第二节点，所述可充电电池连接在所述第二节点上；
其中，所述氢能源发电设备拓扑结构包括UPS不间断储能车子拓扑结构，正常情况下，供电设备供电并对可充电电池充电，当供电设备掉电时，可充电电池对外放电，带载同时启动氢燃料发电堆，之后由氢燃料发电堆带载且给可充电电池充电；
所述氢能源发电设备拓扑结构还包括氢能源应急发电车子拓扑结构，可充电电池作为氢燃料发电堆的启动电源，启动氢燃料发电堆，之后氢燃料发电堆作为主要电源带载，同时对可充电电池充电。
本申请氢能源发电设备是指采用氢能源进行供电的设备，包括氢能源车、氢能源发电集装箱等。
在一些可选实施方式中，所述可充电电池包括电动底盘车动力电池、飞轮储能系统和/或超级电容。
在一些可选实施方式中，所述第二节点与所述可充电电池之间设置并联设置的充电线路及放电线路，所述放电线路上设置有第一二极管，用于所述可充电电池向所述第二节点单向导通，所述充电电路上设置有第二二极管及充电开关，所述第二二极管用于所述第二节点向所述可充电电池单向导通。
新型氢能源发电车的拓扑结构具体为如下特征：
氢能源应急发电车主要由氢燃料发电系统(核心电堆)、直流变压系统、逆变系统、储能系统、氢气系统、电控和功率管理系统及底盘车等组成。燃料电池输出直流电压，需要配备逆变系统，燃料电池的电压输出特性随电流的增加而下降，在实际应用中必须外加直流变压系统，燃料电池又是一个大滞后系统且不能自起动，需另外增加储能系统。
根据氢能源应急发电车分成了两个主要工作拓扑结构：
a.UPS不间断储能车的拓扑结构工作方式：燃料电池作为后备电源，飞轮作为不间断供电储能电源及燃料电池的启动电源，同时飞轮作为负载短时过载时的补充电源；正常情况下，充电器正常工作，给飞轮与蓄电池充电，当供电设备掉电时，飞轮自由降速对外放电，带载同时启动氢燃料电池，之后由氢燃料电池带载且给飞轮与蓄电池充电。
该工作方式是一种能够在供电设备与氢燃料电池系统之间进行切换的双转换模式，而且是一种较为节省能源的经济模式。
b.氢能源应急发电车拓扑结构工作方式：蓄电池作为氢燃料的启动电源，启动燃料电池，之后燃料电池作为主要电源带载，同时启动飞轮给飞轮充电，此时飞轮就作为配合氢燃料电池带冲击性负载的辅助电源。
本发明提升了应急发电车的可靠性与场景适用性，能够提供更为高质量的服务，使其应用范围更为广泛，能够更为有效地保障供电。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种氢能源发电设备拓扑结构，其特征在于，包括与负载连接的供电设备、氢燃料发电堆及可充电电池，所述负载与供电设备的线路上设置有第一节点，所述氢燃料发电堆连接在所述第一节点上，所述氢燃料发电堆与所述第一节点的线路上设置有第二节点，所述可充电电池连接在所述第二节点上；
其中，所述氢能源发电设备拓扑结构包括UPS不间断储能车子拓扑结构，正常情况下，供电设备供电并对可充电电池充电，当供电设备掉电时，可充电电池对外放电，带载同时启动氢燃料发电堆，之后由氢燃料发电堆带载且给可充电电池充电；
所述氢能源发电设备拓扑结构还包括氢能源应急发电车子拓扑结构，可充电电池作为氢燃料发电堆的启动电源，启动氢燃料发电堆，之后氢燃料发电堆作为主要电源带载，同时对可充电电池充电。
2.如权利要求1所述的氢能源发电设备拓扑结构，其特征在于，所述可充电电池包括蓄电池。
3.如权利要求1所述的氢能源发电设备拓扑结构，其特征在于，所述可充电电池包括电动底盘车动力电池、飞轮储能系统和/或超级电容。
4.如权利要求1所述的氢能源发电设备拓扑结构，其特征在于，所述第二节点与所述可充电电池之间设置并联设置的充电线路及放电线路，所述放电线路上设置有第一二极管，用于所述可充电电池向所述第二节点单向导通，所述充电电路上设置有第二二极管及充电开关，所述第二二极管用于所述第二节点向所述可充电电池单向导通。
5.如权利要求1所述的氢能源发电设备拓扑结构，其特征在于，所述氢燃料发电堆与所述负载之间设置有逆变系统，用于将所述氢燃料发电堆输出的直流电转变为交流电。
6.如权利要求1所述的氢能源发电设备拓扑结构，其特征在于，所述氢燃料发电堆与所述负载之间设置有直流变压系统，用于提高氢燃料发电堆与所述负载之间线路上因电流增加而下降的电压。
7.如权利要求1所述的氢能源发电设备拓扑结构，其特征在于，所述可充电电池作为负载短时过载时的补充电源。
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