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专利号: 2023103455563
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种制氢多端口变换器的故障容错方法,其特征在于:所述变换器包括光伏端口A、负载端口B、燃料电池端口C、电池端口D和电解槽端口E;所述光伏端口A、所述负载端口B、所述燃料电池端口C、所述电池端口D和所述电解槽端口E所接变换器均为AC\DC或DC\AC双向变换器;所述光伏端口A和所述负载端口B采用冗余支路设计使线路具有故障容错能力;所述燃料电池端口C和所述电池端口D之间采用若干个开关连接,所述电池端口D和所述电解槽端口E之间采用若干个开关连接;当所述光伏端口A、所述负载端口B、所述燃料电池端口C、所述电池端口D和所述电解槽端口E中任一端口发生故障时,均能够通过开关借用其他端口的双向变换器继续工作,使线路具有故障容错能力;

具体工作模态为:

模态a:无故障时,光伏发电系统PV正常工作产生电流,光伏工作支路控制开关SA1导通,电流经光伏工作支路逆变器IA1和光伏工作支路控制开关SA1后输至光伏端口A,光伏冗余支路控制开关SA2关断,光伏冗余支路不工作;负载工作支路控制开关SB1导通,负载端口B交流电流经负载工作支路整流器RB1、负载工作支路逆变器IB1后输至负载,负载冗余支路控制开关SB2关断,负载冗余支路不工作;燃料电池支路控制开关SC导通,燃料电池输出直流电流经燃料电池支路逆变器IC后输至燃料电池端口C;电池支路控制第一开关SD1、电池支路控制第二开关SD2导通,电池输出直流电流经电池支路逆变器ID后输至电池端口D;电解槽支路控制开关SE导通,电解槽端口E输出交流电流经电解槽支路整流器RE后输至电解槽;第三开关SCD、第四开关SDE关断,燃料电池支路、电池支路、电解槽支路间无电流流动;

模态b:光伏工作支路发生故障时,光伏工作支路控制开关SA1关断,光伏冗余支路控制开关SA2导通,光伏发电系统PV输出直流电流通过光伏冗余支路逆变器IA2后输至光伏端口A;

模态c:负载工作支路发生故障时,负载工作支路控制开关SB1关断,负载冗余支路控制开关SB2导通,负载端口B输出交流电流通过负载冗余支路整流器RB2、负载冗余支路逆变器IB2后为负载供电;

模态d:燃料电池支路发生故障时,第三开关SCD、电池支路控制第一开关SD1导通,第四开关SDE关断,燃料电池输出直流电流通过电池支路逆变器ID输至电池端口D;

模态e:电池支路发生故障时,第三开关SCD导通,电池支路控制第一开关SD1、第四开关SDE关断,电池输出直流电流通过燃料电池支路逆变器IC输至燃料电池端口C;

模态f:电解槽支路发生故障时,第三开关SCD、第四开关SDE导通,电池支路控制第一开关SD1关断,电池支路逆变器ID工作在整流模态,电池端口D输出交流电通过电池支路逆变器ID、第四开关SDE输至电解槽,电池输出直流电流通过第三开关SCD、燃料电池支路逆变器IC输至燃料电池端口C。

2.根据权利要求1所述的一种制氢多端口变换器的故障容错方法,其特征在于:所述双向变换器包括光伏工作支路逆变器IA1、光伏冗余支路逆变器IA2、负载工作支路逆变器IB1、负载冗余支路逆变器IB2、燃料电池支路逆变器IC和电池支路逆变器ID、负载工作支路整流器RB1、负载冗余支路整流器RB2和电解槽支路整流器RE;所述开关包括光伏工作支路控制开关SA1、光伏冗余支路控制开关SA2、负载工作支路控制开关SB1、负载冗余支路控制开关SB2、燃料电池支路控制开关SC、电池支路控制第一开关SD1、电池支路控制第二开关SD2、电解槽支路控制开关SE、第三开关SCD和第四开关SDE;

所述光伏端口A组成为:光伏发电系统PV与光伏工作支路逆变器IA1直流侧、光伏冗余支路逆变器IA2直流侧连接;所述光伏工作支路逆变器IA1交流侧与光伏工作支路控制开关SA1连接,所述光伏工作支路控制开关SA1与光伏端口A连接;所述光伏冗余支路逆变器IA2交流侧与光伏冗余支路控制开关SA2连接,所述光伏冗余支路控制开关SA2并联至光伏端口A;

所述负载端口B组成为:所述负载端口B与负载工作支路控制开关SB1、负载冗余支路控制开关SB2连接,所述负载工作支路控制开关SB1与负载工作支路整流器RB1交流侧连接,所述负载工作支路整流器RB1直流侧与负载工作支路逆变器IB1直流侧连接,所述负载工作支路逆变器IB1交流侧连接至负载;所述负载冗余支路控制开关SB2与负载冗余支路整流器RB2交流侧连接,所述负载冗余支路整流器RB2直流侧与负载冗余支路逆变器IB2直流侧连接,所述负载冗余支路逆变器IB2交流侧并联至负载;

所述燃料电池端口C组成为:燃料电池与燃料电池支路控制开关SC连接,所述燃料电池支路控制开关SC与燃料电池支路逆变器IC直流侧连接,所述燃料电池支路逆变器IC交流侧与燃料电池端口C连接;

所述电池端口D组成为:电池与电池支路控制第二开关SD2连接,所述电池支路控制第二开关SD2与电池支路控制第一开关SD1连接,所述电池支路控制第一开关SD1与电池支路逆变器ID直流侧连接,所述电池支路逆变器ID交流侧与电池端口D连接;

所述电解槽端口E组成为:所述电解槽端口E与电解槽支路整流器RE交流侧连接,所述电解槽支路整流器RE直流侧与电解槽支路控制开关SE连接,所述电解槽支路控制开关SE与电解槽连接;

燃料电池支路与电池支路通过第三开关SCD连接,所述电池支路与电解槽支路通过第四开关SDE连接。