專利名稱：基于燃料電池的不間斷電源供電系統(tǒng)及其供電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)及供電方法，特別是涉及一種應(yīng)用了燃料電池技術(shù)的不間斷電源供電系統(tǒng)和供電方法。
背景技術(shù)：
UPS(不間斷電源)作為提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的供電設(shè)備，廣泛地應(yīng)用于通信行業(yè)及工業(yè)領(lǐng)域，特別在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對(duì)電力要求苛刻的環(huán)境中，其重要性尤其突
出O
為保證系統(tǒng)在外部市電斷電的狀態(tài)下提供持續(xù)的電能供電，UPS系統(tǒng)中必須有儲(chǔ)能裝置，在目前的UPS系統(tǒng)中，一般采用大規(guī)模的鉛酸蓄電池組。然而蓄電池的固有缺陷限制了 UPS的性能，如其存在重量大、占地面積廣、人工維護(hù)要求高等缺陷，在發(fā)生市電斷電時(shí)，其可持續(xù)供電時(shí)間的局限性難以克服，也成為UPS應(yīng)用的一個(gè)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
由于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提出一種基于燃料電池的不間斷電源供電系統(tǒng)及其供電方法，該系統(tǒng)清潔高效，并能夠在市電斷電的情況下提供長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定的電能供電。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可通過(guò)以下技術(shù)方案予以解決一種基于燃料電池的不間斷電源供電系統(tǒng)，包括由依次相連的整流裝置、逆變器和逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成的主回路供電單元、由旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成的旁路供電單元、由輔助供電裝置、DC/DC、燃料電池系統(tǒng)組成的備用供電單元，以及監(jiān)測(cè)以上各個(gè)單元工作狀態(tài)的控制系統(tǒng)；所述旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)的一端為市電輸入端，另一端為交流電輸出端；所述整流裝置的一端為市電輸入端，另一端經(jīng)所述逆變器、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)后輸出交流電；所述輔助供電裝置輸出端以及所述燃料電池系統(tǒng)經(jīng)所述DC/DC后連接至所述逆變器的輸入端。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征，還包括與控制系統(tǒng)相連的人機(jī)接口，所述控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)該人機(jī)接口的命令并將所述各個(gè)單元的工作狀態(tài)反饋至該人機(jī)接口。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征，所述控制系統(tǒng)與所述輔助供電裝置相連由該輔助供電裝置為其提供電能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出基于燃料電池的電源供電方法，包括以下步驟1)所述控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)外部市電，當(dāng)外部市電正常供電，且主回路供電單元中各功能單元正常工作時(shí)，由所述主回路供電單元對(duì)外提供電能形成主回路供電模式；2)當(dāng)外部市電正常供電，但所述控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到主回路供電單元發(fā)生故障或者接受到人機(jī)接口命令需要人工維護(hù)時(shí)，將所述旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)閉合，所述控制系統(tǒng)將主回路供電模式切換為旁路供電模式，所述外部市電經(jīng)過(guò)該旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)后直接對(duì)外提供電能；3)當(dāng)所述控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到外部市電斷電后，由所述輔助供電裝置提供臨時(shí)直流電能，其經(jīng)所述逆變器、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)后對(duì)外提供電能，同時(shí)，所述控制系統(tǒng)啟動(dòng)燃料電池系統(tǒng)使其輸出直流電能，該直流電能經(jīng)DC/DC、逆變器、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)后對(duì)外輸出電能。作為 本發(fā)明的進(jìn)一步特征，所述步驟1)中當(dāng)形成主回路供電模式時(shí)，所述旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，備用供電單元處于待機(jī)狀態(tài)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步特征，所述步驟2)中當(dāng)形成旁路供電模式時(shí)，所述主回路供電單元停止工作，備用供電單元處于待機(jī)狀態(tài)。由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的基于燃料電池的不間斷電源供電系統(tǒng)通過(guò)主回路供電單元、旁路供電單元和備用供電單元有機(jī)的協(xié)調(diào)工作，系統(tǒng)能夠?qū)ν馓峁┎婚g斷的穩(wěn)定電能供電，為重要的用電設(shè)備提供持續(xù)的高質(zhì)量電能。即使發(fā)生市電斷電，只要燃料電池系統(tǒng)的氫氣供電足夠，系統(tǒng)就能持續(xù)工作，能夠克服現(xiàn)有UPS系統(tǒng)持續(xù)工作時(shí)間有限等問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明的基于燃料電池的電源供應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明如圖1所示，本發(fā)明的一種基于燃料電池的不間斷電源供電系統(tǒng)，包括由依次相連的整流裝置3、逆變器4和逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)5組成的主回路供電單元、由旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)2組成的旁路供電單元、由輔助供電裝置6、DC/DC7、燃料電池系統(tǒng)8組成的備用供電單元；旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)2的一端為市電輸入端，另一端為交流電輸出端；整流裝置3的一端為市電輸入端，另一端經(jīng)逆變器4、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)5后輸出交流電；輔助供電裝置6輸出端以及燃料電池系統(tǒng)8經(jīng)DC/DC7后連接至逆變器4的輸入端；還包括一與人機(jī)接口 9相連的控制系統(tǒng)1， 該控制系統(tǒng)1主要監(jiān)測(cè)各個(gè)功能單元的工作狀態(tài)，判斷市電輸入狀態(tài)，并切換工作方式，實(shí)時(shí)響應(yīng)人機(jī)接口的命令，并將監(jiān)測(cè)到的工作狀態(tài)反饋至人機(jī)接口 9 ；控制系統(tǒng)1與輔助供電裝置6相連由該輔助供電裝置6為其提供電能。根據(jù)本發(fā)明的基于燃料電池的不間斷電源供電系統(tǒng)提出的供電方法，包括以下步驟1)控制系統(tǒng)1監(jiān)測(cè)外部市電，當(dāng)外部市電正常供電，且主回路供電單元中各功能單元正常工作時(shí)，由主回路供電單元對(duì)外提供電能形成主回路供電模式；此時(shí)，外部市電輸入至整流裝置3后整流為直流電能，逆變器4將直流電能逆變?yōu)榉€(wěn)定的交流電能，經(jīng)逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)5后對(duì)外部用電設(shè)備提供電能。此時(shí)旁路供電單元停止工作，旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)2處于關(guān)斷狀態(tài)，備用供電單元處于待機(jī)狀態(tài)；2)當(dāng)外部市電正常供電，但控制系統(tǒng)1監(jiān)測(cè)到主回路供電單元發(fā)生故障或者接受到人機(jī)接口 9命令需要人工維護(hù)時(shí)，將旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)2閉合，并將整流裝置3、逆變器4、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)5關(guān)斷，控制系統(tǒng)1將主回路供電模式切換為旁路供電模式，外部市電經(jīng)過(guò)該旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)2后直接對(duì)外提供電能；此時(shí)主回路供電單元各子模塊都停止工作，備用供電單元處于待機(jī)狀態(tài)；3)當(dāng)控制系統(tǒng)1監(jiān)測(cè)到外部市電斷電后，由輔助供電裝置6提供臨時(shí)直流電能，其經(jīng)逆變器4、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)5后對(duì)外提供電能，同時(shí)，控制系統(tǒng)1啟動(dòng)燃料電池系統(tǒng)8使其輸出直流電能，該直流電能經(jīng)DC/DC7、逆變器4、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)5后對(duì)外輸出電能，此時(shí)備用供電單元處于運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)外輸出交流電能。在備用供電單元工作過(guò)程中，其持續(xù)工作時(shí)間主要受限于氫燃料供應(yīng)，因此只要提供足夠的氫氣供應(yīng)，系統(tǒng)的工作時(shí)間不受限制，能夠?qū)ν馓峁╅L(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定的電能供應(yīng)。 但是，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對(duì)本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范 圍。
權(quán)利要求
1.一種基于燃料電池的不間斷電源供電系統(tǒng)，其特征在于包括由依次相連的整流裝置、逆變器和逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成的主回路供電單元、由旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成的旁路供電單元、 由輔助供電裝置、DC/DC、燃料電池系統(tǒng)組成的備用供電單元，以及監(jiān)測(cè)以上各個(gè)單元工作狀態(tài)的控制系統(tǒng)；所述旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)的一端為市電輸入端，另一端為交流電輸出端；所述整流裝置的一端為市電輸入端，另一端經(jīng)所述逆變器、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)后輸出交流電；所述輔助供電裝置輸出端以及所述燃料電池系統(tǒng)經(jīng)所述DC/DC后連接至所述逆變器的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源供電系統(tǒng)，其特征在于還包括與控制系統(tǒng)相連的人機(jī)接口，所述控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)響應(yīng)該人機(jī)接口的命令并將所述各個(gè)單元的工作狀態(tài)反饋至該人機(jī)接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源供電系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)與所述輔助供電裝置相連由該輔助供電裝置為其提供電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的供電方法，其特征在于包括以下步驟1)所述控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)外部市電，當(dāng)外部市電正常供電，且主回路供電單元中各功能單元正常工作時(shí)，由所述主回路供電單元對(duì)外提供電能形成主回路供電模式；2)當(dāng)外部市電正常供電，但所述控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到主回路供電單元發(fā)生故障或者接受到人機(jī)接口命令需要人工維護(hù)時(shí)，將所述旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)閉合，所述控制系統(tǒng)將主回路供電模式切換為旁路供電模式，所述外部市電經(jīng)過(guò)該旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)后直接對(duì)外提供電能；3)當(dāng)所述控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到外部市電斷電后，由所述輔助供電裝置提供臨時(shí)直流電能， 其經(jīng)所述逆變器、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)后對(duì)外提供電能，同時(shí)，所述控制系統(tǒng)啟動(dòng)燃料電池系統(tǒng)使其輸出直流電能，該直流電能經(jīng)DC/DC、逆變器、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)后對(duì)外輸出電能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的供電方法，其特征在于所述步驟1)中當(dāng)形成主回路供電模式時(shí)，所述旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，備用供電單元處于待機(jī)狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的供電方法，其特征在于所述步驟幻中當(dāng)形成旁路供電模式時(shí)，所述主回路供電單元停止工作，備用供電單元處于待機(jī)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種基于燃料電池的不間斷電源供電系統(tǒng)及供電方法，該電源供電系統(tǒng)包括由依次相連的整流裝置、逆變器和逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成的主回路供電單元、由旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)組成的旁路供電單元、由輔助供電裝置、DC/DC、燃料電池系統(tǒng)組成的備用供電單元，以及監(jiān)測(cè)以上各個(gè)單元工作狀態(tài)的控制系統(tǒng)；旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)的一端為市電輸入端，另一端為交流電輸出端；整流裝置的一端為市電輸入端，另一端經(jīng)逆變器、逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)后輸出交流電；輔助供電裝置輸出端以及燃料電池系統(tǒng)經(jīng)DC/DC后連接至逆變器的輸入端。本發(fā)明能夠在市電斷電的情況下提供長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定的電能供電。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102157980SQ20111008152
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者吳偉, 婁潔良, 宋福全, 張念坤, 徐先朝, 李峰, 馬天才 申請(qǐng)人:昆山弗爾賽能源有限公司