CN201374653Y

CN201374653Y - 一种燃料电池的功率调节装置

Info

Publication number: CN201374653Y
Application number: CN200920069150U
Authority: CN
Inventors: 刘亚鹏; 李江达; 师涛; 范燕萍
Original assignee: SHANGHAI AERO-SHARP ELECTRIC TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI AERO-SHARP ELECTRIC TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2009-03-20
Filing date: 2009-03-20
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2019-03-20

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池的功率调节装置，该装置中的输入端子设置在机壳前端内侧，同时接线端子设置在输入端子的内侧；所述电感和变压器依次设置在接线端子后方，电流传感器固定在电感侧面。根据上述技术方案得到的本实用新型有效的提高了整个装置的散热性能，提高系统效率。

Description

一种燃料电池的功率调节装置

技术领域：

本实用新型涉及一种燃料电池的逆变装置，特别涉及一种燃料电池的功率调节装置。

背景技术：

燃料电池是直接将原料中的化学能转换为电力的“化学能发电”或者“分子能发电”的发电装置。燃料电池能量转换率高，对环境的负面影响几乎为零，在能源紧张、环境污染严重的当今，用燃料电池电站替代部分火力发电是很有意义的。燃料电池输出电压范围比较宽，电压比较低，输出特性软，必须经过变换器改善其输出电压特性；它提供的是直流电，应用中大多数场合却需要交流电，即需要变换为交流电以供应用。功率调节装置的功能就是把燃料电池直流电转换为稳定的交流电。功率调节装置对整个电站系统的可靠、高效率和高质量运行有很重要的作用。

燃料电池功率调节装置的系统结构包括机壳、功率板、控制板、铝板(5mm的铝板)、排线、变压器电感骨架、接线端子。由于装置输入端的峰值电流高达60A(安培)，平均电流可达50A，并且外壳外型尺寸一定，所以一定的面积内要考虑变压器、电感和各类端子等体积大的器件之间的配合，还有大电流路径过程中的损耗，要确保布局最优又能将损耗减小的最低，合理的结构设计至关重要。

现有燃料电池功率调节装置的内部布局不是很合理，导致整个装置在大功率的输入情况下，其散热效果不是很好，以至增加电流路径过程中的损耗，从而降低了整个装置的效率。

实用新型内容：

本实用新型为了解决现有燃料电池功率调节装置由于散热效果差导致调节装置损耗增加的问题，而提供了一种能够有效解决燃料电池功率调节装置散热问题的新型功率调节装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种燃料电池的功率调节装置，该装置包括机壳、功率板、控制板、铝板、排线、以及与功率板电连接的变压器、电感、电流传感器、接线端子、输入端子、相应的开关管和二极管，所述输入端子设置在机壳前端内侧，同时接线端子设置在输入端子的内侧；所述电感和变压器依次设置在接线端子后方，电流传感器固定在电感侧面。这样内部结构设置使得所有的器件都方便安装和维护。

所述功率板通过隔离柱I与铝板相连；同时变压器、电感、开关管和二极管直接固定在铝板上；所述控制板设置在功率板的上方。所有的器件都与铝板直接固定可以有效的散热，同时控制板在功率板上方，避开了功率板上损耗大的区域，保证了控制板的温度在40摄氏度以下。

所述控制板与功率板之间用隔离柱II相连接，同时通过排线电连接。增强了控制板的抗干扰能力，且布局美观

所述铝板与机壳之间涂有增加导热能力的导热硅脂。

所述开关管和二极管都采用管子的基板跟铝板直接固定，基板上套有绝缘垫。

所述开关管和二极管上方的PCB板上设有长方形固定孔，该固定孔上设有用于压紧管体的铝块。

所述接线端子侧面通孔，其上面设有与通孔导通，用于拧入固定螺丝的螺纹孔。

所述机壳前端设有便于散热的六角型通风口。

所述功率板上包括DC/DC变换电路、辅助电源I、传感器调理电路、BUS电容、EMI滤波电路、DC/AC变换电路、24VDC输出电路；所述DC/DC变换电路设在功率板的左上角，该DC/DC变换电路的下方设有辅助电源I，其侧面设有传感器调理电路；所述传感器调理电路的下方设有BUS电容，该传感器调理电路的侧面从上往下依次设有EMI滤波电路和DC/AC变换电路；所述24VDC输出电路设在DC/AC变换电路下方。

所述控制板包括DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路、DSP电路、以及辅助电源II，所述DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路依次设在控制板的上方，控制板的下方依次设有辅助电源II和DSP电路；所述DSP电路分别控制连接DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路。

根据上述技术方案得到的本实用新型能够有效的进行系统的散热，提高系统效率。本实用新型的内部布局能够方便所有的器件的安装和维护；器件与铝板直接的固定方式，大大加强了整个装置的散热效果。

本实用新型采用隔离柱进行相关部件的连接，不仅有利于散热，同时还增强了装置的抗震性能。功率板和控制板的布局方式使得整个变换器结构简洁、体积小、重量轻、散热好、效率高。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的上视图。

图2为本实用新型整体示意图。

图3为接线端子的示意图。

图4为二极管和开关管的固定示意图。

图5为功率板与控制板的布局图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

为了增强燃料电池功率调节装置的散热性能，本实用新型提供了一种新型的功率调节装置。如图1和图2所示：

该装置包括机壳1、功率板11、控制板2、铝板3、排线、以及与功率板电连接的变压器4、电感5、电流传感器6、接线端子7、输入端子8、相应的开关管和二极管9。如图所示，为了使输入回路尽可能的小，输入端子8设置在机壳1前端内侧，同时接线端子7设置在输入端子8的内侧；电感5和变压器4依次设置在接线端子7后方，电流传感器6固定在电感5侧面。这样的内部器件布局使得所有的器件都方便安装和维护；电流传感器6巧妙的固定在电感5的侧面，一方面节省了PCB板的面积，另一方面电感出线可以很方便的穿过电流传感器。

其中功率板11通过8mm的隔离柱与铝板3相连，加强了整个装置的抗震性能。同时使得开关管与二极管9可以直接与铝板3相连，同时变压器4和电感5也都直接与铝板3相连，可以有效的散热。

如图1所示，控制板2在功率板上方，两者之间采用隔离柱相连接，这样不仅加强了整个装置的抗震性能，还避开了功率板上损耗大的区域，保证了控制板2的温度在40摄氏度以下；控制板2与功率板之间通过单个排线连接，增强了抗干扰能力，且布局美观；部分走线采用了汇流条，不仅增加了过电流能力，还有利于散热。

如图2所示，所有开关管和二极管9都采用管子的基板跟铝板直接接触，该基板加绝缘垫，这样的结构能够增加散热能力，提高效率。如图4所示，在开关管和二极管9上方的PCB板904上设有长方形通孔，安装时在通孔上用一个长方体铝块901压住底下的两个管体902，这样做可使管子装配简单，降低了开关管和二极管与铝板配合的难度，同时管子的引脚903不易产生应力。

如图3所示，接线端子7，其侧面设有通孔701，其上面设有与通孔701导通、用于拧入固定螺丝的螺纹孔702。这样结构进行固定电线时，将电线通过接线端子侧面的通孔701穿过，再将螺丝拧入螺丝孔702进行固定电线。这样有效的减小接触电阻，增加抗震能力。

该装置中的铝板与机壳之间涂导热硅脂，增加导热能力。同时如图2所示，机壳1前面板10上开六角型通风口，风扇可将热风直接通过通风口送到空气外。

为了与上述内部器件的布局相配合，该装置中的功率板和控制板上的电路布局如图5所示：

功率板上包括DC/DC变换电路、辅助电源I、传感器调理电路、BUS电容、EMI滤波电路、DC/AC变换电路、24VDC输出电路；所述DC/DC变换电路设在功率板的左上角，该DC/DC变换电路的下方设有辅助电源I，其侧面设有传感器调理电路；所述传感器调理电路的下方设有BUS电容，该传感器调理电路的侧面从上往下依次设有EMI滤波电路和DC/AC变换电路；所述24VDC输出电路设在DC/AC变换电路下方。

控制板包括DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路、DSP电路、以及辅助电源II，所述DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路依次设在控制板的上方，控制板的下方依次设有辅助电源II和DSP电路；所述DSP电路分别控制连接DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路。

直流输入经过DC/DC升压后能量存储在BUS电容中，辅助电源I、24VDC输出、DC/AC三部分电路分别从BUS电容取电，BUS电容是一个功率平衡点，辅助电源负责整个控制板和传感器调理电路部分的电力供给，由24VDC输出部分给风扇供电，风扇吹过主要功率器件及功率板和铝板之间的开关管和二极管，达到散热的作用，这种布局方式使得整个变换器结构简洁、体积小、重量轻、散热好、效率高。

根据上述技术方案得到的本实用新型尽可能的保证大电流路径短，并且确保大功率器件有充分的散热；体积大的器件充分利用壳内的空间，从而占有尽可能小的PCB面积；散热与外壳空气的距离越短越好，大电流接线点的接触电阻越小越好；比较重的器件的固定方式需尽可能的与外壳相连，以便保证结构的稳固性；功率板和控制板的功能电路布局合理，确保高效率与较好的散热性。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1、一种燃料电池的功率调节装置，该装置包括机壳、功率板、控制板、铝板、排线、以及与功率板电连接的变压器、电感、电流传感器、接线端子、输入端子、相应的开关管和二极管，其特征在于，所述输入端子设置在机壳前端内侧，同时接线端子设置在输入端子的内侧；所述电感和变压器依次设置在接线端子后方，电流传感器固定在电感侧面。

2、根据权利要求1所述的一种燃料电池的功率调节装置，其特征在于，所述功率板通过隔离柱I与铝板相连；同时变压器、电感、开关管和二极管直接固定在铝板上；所述控制板设置在功率板的上方。

3、根据权利要求1所述的一种燃料电池的功率调节装置，其特征在于，所述控制板与功率板之间用隔离柱II相连接，同时通过排线电连接。

4、根据权利要求1所述的一种燃料电池的功率调节装置，其特征在于，所述铝板与机壳之间涂有增加导热能力的导热硅脂。

5、根据权利要求1或2所述的一种燃料电池的功率调节装置，其特征在于，所述开关管和二极管都采用管子的基板跟铝板直接固定，基板上套有绝缘垫；所述开关管和二极管上方的PCB板上设有长方形固定孔，该固定孔上设有用于压紧管体的铝块。

6、根据权利要求1所述的一种燃料电池的功率调节装置，其特征在于，所述接线端子侧面通孔，其上面设有与通孔导通，用于拧入固定螺丝的螺纹孔。

7、根据权利要求1所述的一种燃料电池的功率调节装置，其特征在于，所述机壳前端设有便于散热的六角型通风口。

8、根据权利要求1所述的一种燃料电池的功率调节装置，其特征在于，所述功率板上包括DC/DC变换电路、辅助电源I、传感器调理电路、BUS电容、EMI滤波电路、DC/AC变换电路、24VDC输出电路；所述DC/DC变换电路设在功率板的左上角，该DC/DC变换电路的下方设有辅助电源I，其侧面设有传感器调理电路；所述传感器调理电路的下方设有BUS电容，该传感器调理电路的侧面从上往下依次设有EMI滤波电路和DC/AC变换电路；所述24VDC输出电路设在DC/AC变换电路下方。

9、根据权利要求1所述的一种燃料电池的功率调节装置，其特征在于，所述控制板包括DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路、DSP电路、以及辅助电源II，所述DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路依次设在控制板的上方，控制板的下方依次设有辅助电源II和DSP电路；所述DSP电路分别控制连接DC/AC控制电路、I/O电路、AC/DC控制电路。