TWI499152B - 具有輔助電力傳送的整合燃料電池系統及用於提供電力至一輔助裝置之方法 - Google Patents

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Description

具有輔助電力傳送的整合燃料電池系統及用於提供電力至一輔助裝置之方法
本發明之標的大體上係關於一種整合燃料電池系統，其可經組態以提供輔助電力至一個或多個輔助裝置。
電力系統可用於提供電力至一個或多個負載，諸如建築物、器具、燈、工具、空氣調節器、加熱單元、工廠設備及機器、電力儲存單元、電腦、安全系統等等。用於電力負載的電通常係自電網接收。然而，用於負載的電亦可透過替代電源(諸如燃料電池、太陽能陣列、風力渦輪機、熱電裝置、電池等等)而提供。替代電源可與電網結合使用，且複數個替代電源可組合於一單一電力系統中。替代電源大體上係在轉換為一交流電(AC)之後組合。因此，需要替代電源的同步化。
另外，很多替代電源使用機器，諸如使用輔助電力之幫浦及鼓風機。此等幫浦及鼓風機之馬達通常係可能需要速度控制之3相AC馬達。若替代電源產生一直流電(DC)，直流電在傳送至該(等)馬達之前經歷若干電力轉換狀態。另一選擇為，至幫浦、鼓風機等等的馬達之電力可使用電網、換流器及變頻驅動裝置提供。在此一組態中，連同用於驅動AC驅動的變頻驅動裝置之組件之電力轉換的兩個額外級得到換流器的兩個電力轉換級。一般而言，執行的各個電力轉換級增加系統的成本、增加系統的複雜性並降低系統的效率。
本發明提供一種使用一分接匯流排組態提供電力之例示性方法。該方法包含在一分接匯流排之一正匯流排處接收一第一直流電，其中該第一直流電源自於一第一燃料電池片段。一第二直流電係在該分接匯流排之一負匯流排處接收，其中該第二直流電源自於一第二燃料電池片段。一第三直流電亦係在該分接匯流排處接收使得一組合直流電係經形成包含該第一直流電、該第二直流電及該第三直流電。該第三直流電源自於一替代直流電(DC)源。該組合直流電係提供至一換流器使得產生用於一負載之一交流電。
本發明亦提供一種用於使用一分接匯流排組態提供電力之例示性系統。該系統包含一第一燃料電池片段、一第二燃料電池片段、一替代直流電源及一分接匯流排。該第一燃料電池片段係經組態以產生一分接匯流排之一正匯流排之一第一直流電。該第二燃料電池片段係經組態以產生該分接匯流排之一負匯流排之一第二直流電。該替代直流電(DC)源係經組態以產生該分接匯流排之一第三直流電。該分接匯流排係經組態以接收該第一直流電、該第二直流電及該第三直流電使得一組合直流電被形成。該分接匯流排包括該正匯流排、該負匯流排及一中性匯流排，並係經組態以提供該組合直流電至一換流器以用於供電一負載。
本發明亦提供一種例示性分接匯流排驅動器。該分接匯流排驅動器包含一輸入、一換流器及一輸出。該輸入係經組態以接收來自具有一正匯流排、一負匯流排及一中性匯流排之一分接匯流排之一直流電，其中該直流電至少部分源自於一燃料電池片段。該換流器係經組態以基於該所接收的直流電產生一交流電。該輸出係經組態以提供該產生的交流電至與該燃料電池片段相關聯的一輔助裝置。
本發明提供另一種用於提供電力至一輔助裝置之例示性方法。該方法包含在一驅動器處接收來自具有一正匯流排、一負匯流排及一中性匯流排之一分接匯流排之一直流電，其中該直流電至少部分源自於一燃料電池片段。一交流電係基於該所接收的直流電而產生。該產生的交流電係提供至與該燃料電池片段相關聯的一輔助裝置。
本發明亦提供另一例示性分接匯流排驅動器。該分接匯流排驅動器包含用於接收來自具有一正匯流排、一負匯流排及一中性匯流排之一分接匯流排之一直流電之構件，其中該直流電至少部分源自於一燃料電池片段。該分接匯流排驅動器亦包含用於基於該所接收的直流電而產生一交流電之構件。該分接匯流排驅動器進一步包含用於提供該產生的交流電至與該燃料電池片段相關聯的一輔助裝置之構件。
在檢視下列圖式、詳細描述及附隨技術方案之後，熟習此項技術者將顯而易見其他特徵及優點。
下文將參考該等隨附圖式描述諸例示性實施例。
因此，發明者已察覺最小化用於提供輔助電力至輔助組件(諸如幫浦及鼓風機)的電力級數目之一整合電力系統之需求。此外，發明者已察覺其中可有效組合複數個替代電源之一整合電力系統。
圖1係繪示據一例示性實施例具有一分接匯流排組態之一整合電力系統之一方塊圖。該整合電力系統(或系統)包含一第一燃料電池系統100、一第二燃料電池系統105、一第三燃料電池系統110及一第四燃料電池系統115。在替代實施例中，較少或額外燃料電池系統可包含於該系統中。在一例示性實施例中，一燃料電池系統可包含一個或多個燃料電池片段，該一個或多個燃料電池片段之每一者可含有一個或多個燃料電池柱，其電連接至彼此以提供一單一正輸出及一單一負輸出。各個燃料電池柱可包含一個或多個燃料電池堆疊，諸如固體氧化物燃料電池堆疊。一燃料電池堆疊可稱為串聯電連接之複數個個別燃料電池。另一選擇為，一燃料電池系統可稱為一單一燃料電池柱或一單一燃料電池堆疊。組成一給定燃料電池系統之個別燃料電池的數目可視該給定燃料電池系統意欲產生之電力量值而定。在替代實施例中，燃料電池系統100可包含任何其他組態、配置及/或個別燃料電池數目。美國專利申請案第11/797,707號(2007年5月7日申請且題為「Ripple Cancellation」)中描述一例示性燃料系統，該案之全文以引用方式併入本文中。
如熟習此項技術者已知，該等燃料電池系統100、105、110及115之每一者可產生一直流電(DC)。由燃料電池系統100產生的直流電的量可基於負載要求及/或自與該系統連通之一電網(圖中未展示)可獲得的電力而由一系統監視器控制。該系統監視器可以係一監測及/或控制裝置(諸如一電腦或其他控制器)，其係經組態以監測及/或控制該等燃料電池系統100、105、110及115。一DC/DC轉換器120係與燃料電池系統100電連通並可用於增加(即升壓)燃料電池系統100產生的該DC信號之電壓。類似地，燃料電池系統105係與一DC/DC轉換器125電連通，燃料電池系統110係與一DC/DC轉換器130電連通且燃料電池系統115係與一DC/DC轉換器135電連通。在一替代實施例中，DC/DC轉換器120、125、130及135可用於降低燃料電池系統100、105、110及115產生的該等DC信號之電壓。在另一替代實施例中，可不使用DC/DC轉換器120、125、130及135。如本文中所使用，電連通可指示任何直接或間接電連接。
在一實施例中，該系統監視器可作為硬體、軟體或其等的任何組合而實施。在一繪示性實施例中，該系統監視器可包含一處理器及一有形電腦可讀媒體(諸如一記憶體、磁儲存裝置、光碟、智慧卡、快閃記憶體裝置等等)。該有形電腦可讀媒體可經組態以儲存電腦可執行指令，當執行時該等指令導致該系統監視器執行任何上文描述的燃料電池系統操作。該系統監視器亦可包含用於接收命令及/或程式化指令之一使用者輸入、及一輸出(諸如一顯示器)。
如圖1所繪示，該等DC/DC轉換器120、125、130及135之正輸出及負輸出係經組合以形成一分接匯流排。該分接匯流排包含一正匯流排140、一負匯流排145及一中性匯流排150。正匯流排140係經形成具有來自DC/DC轉換器120之一正輸出152及來自DC/DC轉換器125之一正輸出154。負匯流排145係經形成具有來自DC/DC轉換器130之一負輸出156及來自DC/DC轉換器135之一負輸出158。中性匯流排150係經形成具有來自DC/DC轉換器120之一中性輸出160、來自DC/DC轉換器125之一中性輸出162、來自DC/DC轉換器130之一中性輸出164及來自DC/DC轉換器130之一中性輸出166。在替代實施例中，該分接匯流排可由DC/DC轉換器120、125、130及135之該等輸出之任何組合形成。在一實施例中，該系統可包含額外燃料電池系統及/或提供DC信號至該分接匯流排之DC/DC轉換器。
該整合電力系統亦包含一替代DC電源170。替代DC電源170可以係一太陽能陣列、一風力渦輪機、一熱電裝置、一電池、一燃料電池系統或任何其他DC源。在替代實施例中，複數個替代DC源可用於該系統中。替代DC電源170係與一DC/DC轉換器175電連通，且DC/DC轉換器175係與該分接匯流排電連通。如此一來，DC/DC轉換器175可提供一正DC信號至正匯流排140、提供一負DC信號至負匯流排145及提供一中性DC信號至中性匯流排150。在一替代實施例中，DC/DC轉換器175可不與中性匯流排150電連通。如圖1所繪示，該分接匯流排可用於組合來自替代DC源170之一DC信號與來自燃料電池系統100、105、110及115之DC信號。該分接匯流排組態容許該中性信號在替代DC電源170及燃料電池系統100、105、110及115下游產生。另外，該分接匯流排組態提供完全電流隔離。
如圖1所繪示，該分接匯流排用作一換流器180之一輸入。換流器180可經組態以接收一直流電並轉換該所接收的直流電為一交流電的任何電裝置。換流器180係與一負載185電連通用於以用於提供一AC信號至負載185。在一例示性實施例中，自換流器180至負載185之該AC信號可以係一三相AC信號。另一選擇為，可使用任何其他AC信號。負載185可以係一外部負載，諸如一建築物、一器具、一空氣調節器、一加熱單元、一電腦、一安全系統等等。負載185亦可以係一電網，電力係由該整合電力系統提供至該電網。另一選擇為，負載185可以係一內部負載，諸如一輔助裝置、一燃料電池啟動負載、一燃料電池機器負載等等。因為替代DC源170係在換流器180之前連接至該DC分接匯流排，所以來自燃料電池100、105、110及115之該等DC信號係在一DC狀態下與來自的替代DC源170之該DC信號整合，且不需要提供該等信號之AC同步。此外，該等信號的整合容許使用一單一換流器180以用於提供電力至負載185。在一實施例中，輔助裝置及/或啟動之電力可在換流器180之前自該分接匯流排汲取。此一實施例係參考圖3及圖4描述。
在一例示性實施例中，替代DC源170可以係一太陽能電池陣列，且燃料電池系統100、105、110及115可安裝於一機箱中。如熟習此項技術者已知，對於一燃料電池系統而言，陽光(其係使用該太陽能陣列產生一DC信號之觸媒)係有害的。如此一來，該太陽能電池陣列可安裝於容置燃料電池系統100、105、110及115之該機箱之一頂部及/或一個或多個側上。如此一來，該太陽能電池陣列可吸收入射於該機箱上的陽光並減少傳送至該機箱之熱/陽光之量。燃料電池系統100、105、110及115上的熱及陽光之減少可產生改良效率及減少磨損。在替代實施例中，該太陽能電池陣列可獨立於燃料電池系統100、105、110及115而安裝。
圖2係繪示根據一例示性實施例具有兩個替代DC源之圖1的該整合電力系統之一方塊圖。如圖2所繪示，圖1之替代DC源170已由替代DC源200及替代DC源210替換。燃料電池系統100、105、110及115、換流器180及負載185可如上文參考圖1所述操作。第一替代DC源200提供一第一DC信號至一DC/DC轉換器205，且第二替代DC源210提供一第二DC信號至一第二DC/DC轉換器215。DC/DC轉換器205及DC/DC轉換器215分別可升壓該第一DC信號及該第二DC信號，如上文參考圖1所述。DC/DC轉換器205之一第一輸出220係與該分接匯流排之正匯流排140電連通，且DC/DC轉換器205之一第二輸出225係與該分接匯流排之中性匯流排150電連通。DC/DC轉換器215之一第一輸出230係與該分接匯流排之中性匯流排150電連通，且DC/DC轉換器215之一第二輸出235係與該分接匯流排之負匯流排145電連通。如此一來，來自替代DC源200之該第一DC信號可用於 提供一正電壓至該分接匯流排，且來自替代DC源210之該第二DC信號可用於提供一負電壓至該分接匯流排。
在一替代實施例中，替代DC源200及/或替代DC源210可與正匯流排140及負匯流排145兩者電連通。在另一替代實施例中，該整合系統可包含額外替代DC源。在一實施例中，一單一替代DC源可與兩個或兩個以上DC/DC轉換器電連通。舉例而言，該單一替代DC源可與一第一DC/DC轉換器電連通，該第一DC/DC轉換器與正匯流排140及中性匯流排150電連通。該單一替代DC源亦可與一第二DC/DC轉換器電連通，該第二DC/DC轉換器與負匯流排145及中性匯流排150電連通。
圖3係繪示根據一例示性實施例具有一分接匯流排驅動器300之一整合電力系統之一方塊圖。燃料電池110、105、110及115、DC/DC轉換器120、125、130及135、換流器180及負載185可如上文參考圖1及圖2所述操作。分接匯流排驅動器300可接收來自正匯流排140、負匯流排145及中性匯流排150之DC信號。在一例示性實施例中，分接匯流排驅動器300可接收來自該分接匯流排之該等DC信號、基於該等所接收的DC信號產生一AC信號及提供該產生的AC信號至一輔助裝置305。輔助裝置305可以係一馬達、一幫浦、一風扇、一鼓風機或任何其他輔助裝置。在一實施例中，輔助裝置305可由燃料電池系統100、105、110及115之一者或多者使用之一三相AC裝置。舉例而言，輔助裝置305可用於幫助調節燃料電池系統100、105、110及/或115的溫度之一鼓風機。
在一例示性實施例中，分接匯流排驅動器300可經組態以提供電力至輔助裝置305的一變頻驅動器裝置。如此一來，分接匯流排驅動器300可用於提供對輔助裝置305之速度控制。該電力係自該分接匯流排接收並自分接匯流排驅動器300直接提供至輔助裝置。如此一來，電力可使用兩個或更少電力轉換級傳送至輔助裝置305。此一最小化的電力轉換級數目產生增加效率、較少使用空間、減少熱產生及電力電子器件硬體之減少。在一實施例中，分接匯流排驅動器300及/或輔助裝置305可由與燃料電池系統100、105、110及115之至少一者電連通的一控制器(圖中未展示)控制。
圖4係繪示根據一例示性實施例之一分接匯流排驅動器400之諸組件之一方塊圖。分接匯流排驅動器400具有一輸入405、一換流器410、一頻率控制415及一輸出420，所有此等組件彼此電連通。在替代實施例中，分接匯流排驅動器400可具有額外組件、較少組件或不同組件。輸入405係與具有一正匯流排、一負匯流排及一中性匯流排之一分接匯流排425電連通。在一例示性實施例中，分接匯流排425可為輸入405提供源自於一個或多個燃料電池系統及/或一個或多個替代DC源之一DC信號。在另一例示性實施例中，在於輸入405處接收該DC信號之前，該DC信號可經歷零電力轉換(即無DC/DC轉換器)或一單一電力轉換(即與一燃料電池系統或一替代DC源電連通之一單一DC/DC轉換器)。換流器410可用於基於該所接收的DC信號產生一交流電(AC)信號。另一選擇為，經組態以轉換一DC信號為一AC信號的任何其他裝置可代替換流器410使用。該AC信號可具有適用於一輔助裝置430之一量值之一三相交流電流。頻率控制415可用於基於輔助裝置430之需求及/或輔助裝置430與其相關聯之一燃料電池系統之需求而控制該AC信號的頻率。輸出420(其係與輔助裝置430電連通)可用於提供該AC信號至輔助裝置430。
回頭參考圖3，該整合系統亦包含一電廠輔助(BOP)DC/DC轉換器310及一BOP負載315。如此一來，一DC信號可在經歷換流器180之前自該分接匯流排提供至BOP負載315。電廠輔助DC/DC轉換器310(其與該分接匯流排之正匯流排140及負匯流排145電連通)可增加或降低來自該分接匯流排之該DC信號至用於BOP負載315之一適當位準。在一例示性實施例中，BOP負載315可以係燃料電池系統100、105、110及115在一初始啟動相期間使用的一啟動負載。另一選擇為，BOP負載315可以係一啟動負載、一控制器負載或任何其他類型電廠輔助負載。
在一實施例中，圖3之該整合系統亦可包含連接至該分接匯流排的一個或多個替代DC源，諸如參考圖1及圖2繪示的此等替代DC源。該整合系統亦可包含經組態以提供電力至複數個輔助裝置的複數個分接驅動器。另一選擇為，一單一分接匯流排驅動器可經組態以提供電力至複數個輔助裝置。
圖5係繪示根據一例示性實施例具有一第一DC/DC轉換器組態之一整合電力系統之一方塊圖。該整合電力系統包含n1 個燃料電池片段及與該n1 個燃料電池片段電連通之n2 個DC/DC轉換器。在一實施例中，該n1 個燃料電池片段可包含4個燃料電池片段，其中該4個燃料電池片段之每一者包含2個燃料電池柱。另一選擇為，該n1 個燃料電池片段可包含燃料電池柱之任何其他數目及/或組態。在一實施例中，該n2 個DC/DC轉換器可包含對應於該4個燃料電池片段之4個DC/DC轉換器。另一選擇為，該n2 個DC/DC轉換器可包含任何其他數目DC/DC轉換器。
該n1 個燃料電池片段之一第一燃料電池片段504的一正輸出500及一負輸出502係提供至該n2 個DC/DC轉換器之一第一DC/DC轉換器506。此外，該n1 個燃料電池片段之一第二燃料電池片段512的一正輸出508及一負輸出510係提供至該n2 個DC/DC轉換器之一第二DC/DC轉換器514。如此一來，該n1 個燃料電池片段之每一者係與該n2 個DC/DC轉換器之一者相關聯。來自第一DC/DC轉換器506之一正輸出516係提供至一分接匯流排之一正匯流排524。來自第二DC/DC轉換器514之一負輸出518係提供至該分接匯流排之一負匯流排526。來自第一DC/DC轉換器506之一負輸出520係與來自第二DC/DC轉換器514之一正輸出522組合且該組合信號係提供至該分接匯流排之一中性匯流排528。如此一來，該n2 個DC/DC轉換器之每一者係與正匯流排524及中性匯流排528或與負匯流排526及中性匯流排528電連通。
該整合電力系統亦包含經組態以提供電力至n4 個DC/DC轉換器的n3 個電池。在一繪示性實施例中，n3 及n4 可以係任何值。該n4 個DC/DC轉換器係與該分接匯流排之正匯流排524、負匯流排526及中性匯流排528電連通。在一實施例中，該n4 個DC/DC轉換器可以係雙向DC/DC轉換器使得該n3 個電池可經由該分接匯流排充電。該整合電力系統亦包含經組態以提供電力至n6 個DC/DC轉換器的n5 個太陽能陣列。在一繪示性實施例中，n5 及n6 可以係任何值。該n6 個DC/DC轉換器係與該分接匯流排之正匯流排524、負匯流排526及中性匯流排528電連通以用於提供電力至該n6 個DC/DC轉換器。在一實施例中，該n5 個太陽能陣列可安裝至含有該整合電力系統之該n1 個燃料電池片段之一結構之一屋頂或其他區域。在一替代實施例中，該n5 個太陽能陣列可以係任何其他類型替代電源，諸如風力渦輪機、熱電裝置、水電裝置等等。
圖5之該整合電力系統亦包含經組態以自該分接匯流排提供電力至n8 個馬達的n7 個變頻驅動裝置。該n7 個變頻驅動裝置(其可包含換流器)可用於控制提供至該n8 個馬達的一交流電信號之一頻率。另一選擇為，可使用分離換流器(圖中未展示)。該整合電力系統亦可包含一個或多個額外DC/DC轉換器(圖中未展示)，其經組態以自該分接匯流排提供電力至該n7 個變頻驅動裝置(或與該n7 個變頻驅動裝置相關聯的換流器)及提供電力至小電廠輔助裝置之一24伏轉換器。在一實施例中，該一個或多個額外DC/DC轉換器可以係300伏DC/DC轉換器。另一選擇為，可使用任何其他電壓。
在一實施例中，n7 可以係4且n8 可以係5。在此一實施例中，3個變頻驅動裝置可與3個鼓風機馬達電連通且1個變頻驅動裝置可與2個風扇馬達電連通。另一選擇為，n7 及n8 可以係任何其他值及/或可使用變頻驅動裝置對馬達之任何其他比率。在另一替代實施例中，該等馬達可與該整合電力系統之任何其他周邊裝置、電廠輔助裝置等等相關聯。該整合電力系統進一步包含與該分接匯流排電連通之n9 個換流器，其中n9 可以係任何值。該n9 個換流器可經組態以轉換來自該分接匯流排之一DC信號為一AC信號用於提供至一外部負載(圖中未展示)，諸如一電網等等。
圖6係繪示根據一例示性實施例具有一第二DC/DC轉換器組態之一整合電力系統之一方塊圖。該整合電力系統可包含形成一個或多個電力模組及一個或多個輸入/輸出模組之一個或多個燃料電池片段。在一實施例中，該整合系統可包含6個電力模組及1個輸入/輸出模組。另一選擇為，該系統可包含5個電力模組及1個輸入/輸出模組、7個電力模組及1個輸入/輸出模組或任何其他數目電力模組及輸入/輸出模組。
該整合電力系統包含m1 個燃料電池片段及與該m1 個燃料電池片段電連通的m2 個DC/DC轉換器。在一實施例中，該m1 個燃料電池片段可包含形成該整合電力系統之一電力模組之4個燃料電池片段，其中該4個燃料電池片段之每一者包含2個燃料電池柱。另一選擇為，該m1 個燃料電池片段可包含燃料電池柱之任何其他數目及/或組態。在一實施例中，對於該整合電力系統之每個電力模組，該m2 個DC/DC轉換器可包含8個DC/DC轉換器。另一選擇為，該m2 個DC/DC轉換器可包含任何其他數目DC/DC轉換器。
該m1 個燃料電池片段之一燃料電池片段602之一正輸出600係提供至該m2 個DC/DC轉換器之一第一DC/DC轉換器604及一第二DC/DC轉換器606。燃料電池片段602之一負輸出608亦係提供至第一DC/DC轉換器604及第二DC/DC轉換器606兩者。如此一來，該m1 個燃料電池片段之每一者係與該m2 個DC/DC轉換器之兩者相關聯。來自第一DC/DC轉換器604之一正輸出610係提供至一分接匯流排之一正匯流排618。來自第二DC/DC轉換器606之一負輸出612係提供至該分接匯流排之一負匯流排620。來自第一DC/DC轉換器604之一負輸出614係與來自第二DC/DC轉換器606之一正輸出616組合且該組合信號係提供至該分接匯流排之一中性匯流排622。如此一來，該m2 個DC/DC轉換器之每一者係與正匯流排618及中性匯流排622或與負匯流排620及中性匯流排622電連通。
該整合電力系統亦包含經組態以提供電力至m4 個DC/DC轉換器的m3 個電池。在一繪示性實施例中，對於該整合電力系統之每個電力模組，m3 可以係2且m4 可以係1。另一選擇為，可使用任何其他值。該m4 個DC/DC轉換器係與該分接匯流排之正匯流排618、負匯流排620及中性匯流排622電連通。在一實施例中，該m4 個DC/DC轉換器可以係雙向DC/DC轉換器使得該m3 個電池可經由該分接匯流排充電。
該整合電力系統亦包含經組態以提供電力至m6 個DC/DC轉換器的m5 個太陽能陣列。在一繪示性實施例中，m5 及m6 可以係任何值。該m6 個DC/DC轉換器係與該分接匯流排之正匯流排618、負匯流排620及中性匯流排622電連通以用於提供電力至該m6 個DC/DC轉換器。在一實施例中，該m5 個太陽能陣列可安裝至含有該整合電力系統之該m1 個燃料電池片段之一結構之一屋頂或其他區域。在一替代實施例中，該m5 個太陽能陣列可以係任何其他類型替代電源，諸如風力渦輪機、熱電裝置、水電裝置等等。
圖6之該整合電力系統亦包含經組態以自該分接匯流排提供電力至m8 個馬達的m7 個變頻驅動裝置。該m7 個變頻驅動裝置(其可包含換流器)可用於控制提供至該m8 個馬達的一交流電信號之一頻率。另一選擇為，可使用分離換流器(圖中未展示)。在一實施例中，對於該整合電力系統之每個電力模組，m7 可以係2且m8 可以係2。在此一實施例中，該2馬達可以係鼓風機馬達，各個鼓風機馬達具有一專用變頻驅動裝置。另一選擇為，可使用變頻驅動裝置對馬達之任何其他值及/或比率。在另一替代實施例中，該等馬達可與該整合電力系統之任何其他周邊裝置、電廠輔助裝置等等相關聯。
該整合電力系統進一步包含與該分接匯流排電連通的m9 個換流器。該m9 個換流器可經組態以轉換來自該分接匯流排之一DC信號為一AC信號以用於提供至一外部負載(圖中未展示)(諸如一電網等等)。該m9 個換流器亦可結合該整合電力系統之一個或多個輸入/輸出模組使用。在一實施例中，對於每個輸入/輸出模組，m9 可以係10個換流器。另一選擇為，可使用任何其他值。該整合電力系統之各個電力模組亦可包含一24伏DC/DC轉換器以用於自該分接匯流排提供電力至小裝置。該整合電力系統之各個輸入/輸出模組亦可包含2個24伏DC/DC轉換器以用於自該分接匯流排提供電力至小裝置。另一選擇為，對於小裝置可使用任何其他數目DC/DC轉換器。
一個或多個方塊圖/流程圖已用於描述例示性實施例。方塊圖/流程圖的使用並非意欲限制關於執行的操作順序。為了繪示及描述之目的已呈現例示性實施例之前文描述。並非意欲為排他性或限制關於揭示的精確形式，且根據上文教示修改及變動為可能或可透過實踐該等揭示的實施例而獲得修改及變動。意欲的是本發明之範圍係由本發明隨附的申請專利範圍及其均等物而界定。
100．．．第一燃料電池系統
105．．．第二燃料電池系統
110．．．第三燃料電池系統
115．．．第四燃料電池系統
120．．．DC/DC轉換器
125．．．DC/DC轉換器
130．．．DC/DC轉換器
135．．．DC/DC轉換器
140．．．正匯流排
145．．．負匯流排
150．．．中性匯流排
152．．．正輸出
154．．．正輸出
156．．．負輸出
158．．．負輸出
160．．．中性輸出
162．．．中性輸出
164．．．中性輸出
166．．．中性輸出
170．．．替代DC電源
175．．．DC/DC轉換器
180．．．換流器
185．．．負載
200．．．替代DC源
205．．．DC/DC轉換器
210．．．替代DC源
215．．．第二DC/DC轉換器
220．．．第一輸出
225．．．第二輸出
230．．．第一輸出
235．．．第二輸出
300．．．分接匯流排驅動器
305．．．輔助裝置
310．．．電廠輔助(BOP)DC/DC轉換器
315．．．BOP負載
400．．．分接匯流排驅動器
405．．．輸入
410．．．換流器
415．．．頻率控制
420．．．輸出
425．．．分接匯流排
430．．．輔助裝置
500．．．正輸出
502．．．負輸出
504．．．第一燃料電池片段
506．．．第一DC/DC轉換器
508．．．正輸出
510．．．負輸出
512．．．第二燃料電池片段
514．．．第二DC/DC轉換器
516．．．正輸出
518．．．負輸出
520．．．負輸出
522．．．正輸出
524．．．正匯流排
526．．．負匯流排
528．．．中性匯流排
600．．．正輸出
602．．．燃料電池片段
604．．．第一DC/DC轉換器
606．．．第二DC/DC轉換器
608．．．負輸出
610．．．正輸出
612．．．負輸出
614．．．負輸出
616．．．正輸出
618．．．正匯流排
620．．．負匯流排
622．．．中性匯流排
圖1係繪示根據一例示性實施例具有一分接匯流排組態之一整合電力系統之一方塊圖。
圖2係繪示根據一例示性實施例具有兩個替代DC源之圖1的該整合電力系統之一方塊圖。
圖3係繪示根據一例示性實施例具有一分接匯流排驅動器之一整合電力系統之一方塊圖。
圖4係繪示根據一例示性實施例之一分接匯流排驅動器之諸組件之一方塊圖。
圖5係繪示根據一例示性實施例具有一第一DC/DC轉換器組態之一整合電力系統之一方塊圖。
圖6係繪示根據一例示性實施例具有一第二DC/DC轉換器組態之一整合電力系統之一方塊圖。
100．．．第一燃料電池系統
105．．．第二燃料電池系統
110．．．第三燃料電池系統
115．．．第四燃料電池系統
120．．．DC/DC轉換器
125．．．DC/DC轉換器
130．．．DC/DC轉換器
135．．．DC/DC轉換器
140．．．正匯流排
145．．．負匯流排
150．．．中性匯流排
180．．．換流器
185．．．負載
300．．．分接匯流排驅動器
305．．．輔助裝置
310．．．電廠輔助(BOP)DC/DC轉換器
315．．．BOP負載

Claims (24)

  1. 一種分接匯流排驅動器，其包括：一輸入，其經組態以接收來自具有一正匯流排、一負匯流排及一中性匯流排之一分接匯流排之一組合直流電，其中該組合直流電至少部分源自於一燃料電池片段及至少部分源自於與經由該分接匯流排之該輸入電連通之一替代直流電(DC)源，其中該替代DC源係一太陽能陣列、一風力渦輪機或一熱電裝置；一換流器，其經組態以基於該所接收的組合直流電產生一交流電；及一輸出，其經組態以提供該產生的交流電至與該燃料電池片段相關聯的一輔助裝置。
  2. 如請求項1之分接匯流排驅動器，其中該組合直流電包含複數個直流電，且於該輸入處接收該組合直流電之前，該複數個直流電經歷零電力轉換或一單一電力轉換。
  3. 如請求項2之分接匯流排驅動器，其中該單一電力轉換包括由與該燃料電池片段電連通的一直流電/直流電(DC/DC)轉換器執行的升壓。
  4. 如請求項1之分接匯流排驅動器，其進一步包括經組態以控制提供至該輔助裝置的該交流電之一頻率的一頻率控制。
  5. 一種使用一分接匯流排組態提供電力之系統，該系統包括： 如請求項1之該分接匯流排驅動器；一第一燃料電池片段，其經組態以產生用於該分接匯流排之該正匯流排之一第一直流電；一第二燃料電池片段，其經組態以產生用於該分接匯流排之該負匯流排之一第二直流電；該替代直流電(DC)源，其經組態以產生用於該分接匯流排之一第三直流電；及該分接匯流排係經組態以接收該第一直流電、該第二直流電及該第三直流電，使得一組合直流電被形成。
  6. 如請求項5之系統，其進一步包括：一第一直流電/直流電(DC/DC)轉換器，其與該第一燃料電池片段、該中性匯流排及該正匯流排電連通，其中該第一DC/DC轉換器係經組態以升壓該第一直流電；一第二DC/DC轉換器，其與該第二燃料電池片段、該中性匯流排及該負匯流排電連通，其中該第二DC/DC轉換器係經組態以升壓該第二直流電；及一第三DC/DC轉換器，其與該替代DC源、該正匯流排、該負匯流排及該中性匯流排電連通，其中該第三DC/DC轉換器係經組態以升壓該第三直流電。
  7. 如請求項5之系統，其進一步包括經組態以產生用於該分接匯流排之一第四直流電的一第二替代DC源，其中該組合直流電進一步包含該第四直流電。
  8. 如請求項7之系統，其進一步包括：一第一DC/DC轉換器，其與該替代DC源、該正匯流排 及該中性匯流排電連通，其中該第一DC/DC轉換器係經組態以升壓該第三直流電；及一第二DC/DC轉換器，其與該第二替代DC源、該負匯流排及該中性匯流排電連通，其中該第二DC/DC轉換器係經組態以升壓該第四直流電。
  9. 如請求項5之系統，其進一步包括一DC電廠輔助負載，該DC電廠輔助負載係直接連接至該分接匯流排而無需連接至該換流器或該分接匯流排驅動器。
  10. 一種提供電力至一輔助裝置之方法，該方法包括：在一驅動器處接收來自具有一正匯流排、一負匯流排及一中性匯流排之一分接匯流排之一組合直流電，其中該組合直流電至少部分源自於一燃料電池片段及至少部分源自於與經由該分接匯流排之該輸入電連通之一替代直流電(DC)源，其中該替代DC源係一太陽能陣列、一風力渦輪機或一熱電裝置；基於該所接收的組合直流電產生一交流電；及提供該產生的交流電至與該燃料電池片段相關聯的一輔助裝置。
  11. 如請求項10之方法，其中該輔助裝置包括一鼓風機、一幫浦或一馬達。
  12. 如請求項10之方法，其中該產生的交流電包括一變頻交流電。
  13. 如請求項10之方法，其進一步包括：在一分接匯流排之一正匯流排處接收一第一直流電， 其中該第一直流電源自於一第一燃料電池片段；在該分接匯流排之一負匯流排處接收一第二直流電，其中該第二直流電源自於一第二燃料電池片段；在該分接匯流排處接收一第三直流電使得該組合直流電係經形成包含該第一直流電、該第二直流電及該第三直流電，其中該第三直流電源自於該替代直流電(DC)源；及提供該組合直流電至該驅動器之一換流器使得產生該交流電。
  14. 如請求項13之方法，其中：來自與該第一燃料電池片段電連通的一第一直流電/直流電(DC/DC)轉換器之該第一直流電係在該正匯流排處接收，且進一步其中來自與該第二燃料電池片段電連通的一第二DC/DC轉換器之該第二直流電係在該負匯流排處接收；該第一DC/DC轉換器係僅與該第一燃料電池片段、該分接匯流排之該正匯流排及該分接匯流排之該中性匯流排電連通；該第二DC/DC轉換器係僅與該第二燃料電池片段、該分接匯流排之該負匯流排及該分接匯流排之該中性匯流排電連通；及該第一DC/DC轉換器係經組態以升壓由該第一燃料電池片段產生的一直流電以產生該第一直流電。
  15. 如請求項13之方法，其中該第三直流電係自與該替代DC 源電連通的一DC/DC轉換器提供至該分接匯流排，且進一步其中該DC/DC轉換器係與該分接匯流排之該正匯流排電連通、與該分接匯流排之該負匯流排電連通並與該分接匯流排之一中性匯流排電連通。
  16. 如請求項13之方法，其中來自與該替代DC源電連通的一第一DC/DC轉換器之該第三直流電係在該分接匯流排處接收，且進一步其中該第一DC/DC轉換器係與該分接匯流排之該正匯流排電連通並與該分接匯流排之一中性匯流排電連通。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包括在該分接匯流排之該負匯流排處接收一第四直流電，其中該第四直流電源自於一第二替代DC源。
  18. 如請求項17之方法，其中來自與該第二替代DC源電連通的一第二DC/DC轉換器之該第四直流電係在該分接匯流排處接收，且進一步其中該第二DC/DC轉換器係與該分接匯流排之該負匯流排電連通並與該分接匯流排之一中性匯流排電連通。
  19. 如請求項13之方法，其進一步包括自該分接匯流排提供該組合直流電至一分接匯流排驅動器，其中該分接匯流排驅動器係與一輔助裝置電連通。
  20. 如請求項13之方法，其中來自與該第一燃料電池片段電連通的一第一直流電/直流電(DC/DC)轉換器及來自與該第一燃料電池片段電連通的一第二DC/DC轉換器的該第一直流電係在該正匯流排處接收。
  21. 如請求項20之方法，其中：該第一DC/DC轉換器係經組態以接收來自該第一燃料電池片段之一正DC信號及一負DC信號，且其中該第一DC/DC轉換器係與該分接匯流排之該正匯流排及一中性匯流排電連通；及該第二DC/DC轉換器係經組態以接收來自該第一燃料電池片段之該正DC信號及該負DC信號，且其中該第二DC/DC轉換器係與該分接匯流排之該負匯流排及一中性匯流排電連通。
  22. 如請求項10之方法，其進一步包括自該分接匯流排提供一直流電至一DC電廠輔助負載而無需該直流電通過該驅動器。
  23. 一種分接匯流排驅動器，其包括：用於接收來自具有一正匯流排、一負匯流排及一中性匯流排之一分接匯流排之一直流電之構件，其中該直流電至少部分源自於一燃料電池片段及至少部分源自於與經由該分接匯流排之該輸入電連通之一替代直流電(DC)源，其中該替代DC源係一太陽能陣列、一風力渦輪機或一熱電裝置；用於基於該所接收的直流電產生一交流電之構件；及用於提供該產生的交流電至與該燃料電池片段相關聯的一輔助裝置之構件。
  24. 如請求項23之分接匯流排驅動器，其進一步包括用於控制該交流電之一頻率之構件。
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