專利名稱：用于向電網(wǎng)饋送電流的燃料電池裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
燃料電池裝置在滿足各種電子產(chǎn)品需求方面正成為主導(dǎo)力量。燃料電池裝置是儲備有反應(yīng)物用于產(chǎn)生電能的電化學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池裝置是在環(huán)保處理中能產(chǎn)生高占空比的電流的電化學(xué)裝置。燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是未來最有前途的發(fā)電方法之一。如圖1所示，燃料電池包括陽極端100和陰極端102以及它們之間的電解質(zhì)材料 104。饋送給燃料電池裝置的反應(yīng)物經(jīng)歷了由于放熱反應(yīng)而產(chǎn)生電能和熱量的過程。在固體氧化物燃料電池(SOFC)中，氧氣106被饋送給陰極端102并且通過從陰極接收電子而被還原為負(fù)氧離子。負(fù)氧離子穿過電解質(zhì)材料104抵達(dá)陽極端100，在那里負(fù)氧離子與廢燃料(used fuel) 108起反應(yīng)，產(chǎn)生了水通常還會產(chǎn)生二氧化碳(C02)。位于陽極和陰極之間的是用于將電子e-傳送到陰極的外部電子電路111。外部電子電路包括負(fù)載 110。圖2中示出的是可將例如天然氣、沼氣(bio gas)、甲醇或其它包含碳?xì)浠衔锏幕旌衔镉米魅剂系腟OFC裝置。圖2中的SOFC裝置包括堆結(jié)構(gòu)103 (S0FC堆)的平板式燃料電池。如圖1所示，每個燃料電池都包括圖1中給出那樣的陽極100和陰極102構(gòu)造。部分廢燃料通過每個陽極再流回到反饋裝置109中。圖2中的SOFC裝置包括燃料熱交換器105和重整器(REF) 107。熱交換器被用于控制燃料電池處理過程中的熱條件，并且在SOFC裝置的不同位置可設(shè)置不止一個這種熱交換器。在熱恢復(fù)單元中，循環(huán)氣體中的額外熱能在將在SOFC裝置內(nèi)或外部使用的熱交換器105中恢復(fù)。熱恢復(fù)熱交換器(heat recovering heat exchanger)可因此設(shè)置在圖2 所示的不同位置。重整器是將例如天然氣的燃料轉(zhuǎn)化為適合于燃料電池的混合物(例如轉(zhuǎn)化為包括一半為氫氣而另一半為甲烷、二氧化碳和惰性氣體的混合物)的裝置。然而，重整器在整個燃料電池實(shí)現(xiàn)中不是必需的，未處理的燃料也可被直接饋送給燃料電池103。通過使用測量裝置115(例如燃料流量計(jì)、流速計(jì)和溫度計(jì))從所穿過的陽極再循環(huán)氣體中，實(shí)現(xiàn)所述SOFC裝置的操作的必要測量。只有在燃料電池103的陽極100(圖1) 處使用的部分氣體才再循環(huán)穿過反饋裝置109中的陽極，并由此在如圖2中還被示意性表示為從陽極100排出的氣體114的另一部分。燃料電池裝置以包括低電壓電平的直流電的形式產(chǎn)生電能。可通過聯(lián)合若干燃料電池或燃料電池的聯(lián)合體以形成例如堆結(jié)構(gòu)的串行連接來提高電壓電平。燃料電池的伏安特性取決于例如反應(yīng)物成分、質(zhì)量流量、溫度和壓力。燃料電池中的電化學(xué)反應(yīng)快速作用于燃料電池負(fù)載的波動。然而，反應(yīng)物輸入系統(tǒng)的反應(yīng)能力通常十分緩慢，這意味著幾秒甚至幾分鐘的反應(yīng)時間。當(dāng)試圖在燃料電池外獲得比反應(yīng)物的主要輸入所允許的更高的效率時，就會導(dǎo)致燃料電池電壓的弱化，甚至可能導(dǎo)致燃料電池的不可恢復(fù)的損壞。另外，在燃料電池中，負(fù)載變化引起燃料電池的快速溫度變化，尤其是在高溫燃料電池中，這會導(dǎo)致有害的熱機(jī)械壓力，造成燃料電池的性能顯著減弱和壽命顯著縮短。因此，必須設(shè)計(jì)燃料電池系統(tǒng)，使得每個燃料電池的負(fù)載都盡可能保持不變，并且設(shè)法將負(fù)載中的可能變化都盡可能實(shí)現(xiàn)為可控的。當(dāng)燃料電池被用于獲取獨(dú)立可變的AC負(fù)載，或被用于向配電網(wǎng)供應(yīng)電力時，需要 DC-AC轉(zhuǎn)換器將DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力。還可能需要DC-DC轉(zhuǎn)換器將從燃料電池獲得的DC 電壓提升到適合DC-AC轉(zhuǎn)換器的水平。然而，由于燃料電池響應(yīng)于負(fù)載變化的非常有限的兼容性和容量，現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池實(shí)施，尤其是高溫燃料電池實(shí)施，作為電源使用以將獨(dú)立可變的AC負(fù)載或可變電力饋送給配電網(wǎng)效果很差。試圖修復(fù)上述問題的一種公知方法為使用能量緩沖器，能量緩沖器包括例如鉛酸蓄電池。能量緩沖器的功能是在快速變化的條件下饋送或消耗功率，以便控制燃料電池的負(fù)載變化。尤其在大型燃料電池系統(tǒng)中，由于成本高、尺寸大和重量大以及效率有限，上述現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施的缺點(diǎn)變得更加嚴(yán)重。在電網(wǎng)連接應(yīng)用中，一種用于維持恒定燃料電池負(fù)載的可選的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施是在將電力饋送到網(wǎng)絡(luò)的過程中使用電流受控轉(zhuǎn)變(transform)。基于電流受控轉(zhuǎn)變的控制并不適合于網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立操作，因此不能作為用于燃料電池系統(tǒng)內(nèi)部或外部的臨界AC負(fù)載的應(yīng)急電源使用。高溫燃料電池系統(tǒng)需要較大熱能總額來將系統(tǒng)加熱到工作溫度。這導(dǎo)致啟動時間會長達(dá)數(shù)十個小時。關(guān)閉和啟動序列中的廣闊溫度交替將燃料電池和相關(guān)系統(tǒng)組件暴露于超高的熱機(jī)械應(yīng)力。因此，高溫燃料電池系統(tǒng)必須被設(shè)計(jì)為連續(xù)工作盡可能長的時間段，甚至數(shù)千小時而不關(guān)閉。為了達(dá)到這個目的，系統(tǒng)必須被設(shè)計(jì)為滿足高可靠性，且被設(shè)計(jì)為最小化可能關(guān)閉該系統(tǒng)或者可能將該系統(tǒng)驅(qū)動到有害工作條件下的外界因素。電流受控轉(zhuǎn)換器在燃料電池應(yīng)用中存在如下問題，它不能保護(hù)燃料電池不受負(fù)載的突然變化的影響，所述變化是由例如電源故障、電壓暫降或瞬變的不同網(wǎng)絡(luò)中斷引起的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)沒有分離的電能存儲裝置的燃料電池裝置，并且所述燃料電池裝置將高品質(zhì)電流饋送給電網(wǎng)，并且當(dāng)所述電網(wǎng)中發(fā)生故障時，所述燃料電池裝置立即變?yōu)榕c電網(wǎng)斷開的工作模式以實(shí)現(xiàn)其它功能。這是通過用于產(chǎn)生到電網(wǎng)的電流的燃料電池裝置來完成的。至少一個燃料電池裝置已被布置為并聯(lián)到所述電網(wǎng)，并且包括電力變換器(power transformer)，其包括控制電路和電流受控的電力級(power stage)，用于當(dāng)所述燃料電池裝置并聯(lián)到電網(wǎng)時向所述電網(wǎng)輸入電流，并且所述控制電路用于形成要在輸入所述電流時使用的相位基準(zhǔn)信號；可控負(fù)載，其用于維持所述燃料電池裝置的功率穩(wěn)定性； 用于當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障時將所述燃料電池裝置與電網(wǎng)斷開的裝置，所述電力變換器通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)斷開的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器的電壓受控操作，并且所述可控負(fù)載用于維持所述電壓受控電力變換器與所述燃料電池裝置的其它部件之間的功率穩(wěn)定性，并且，當(dāng)所述故障從電網(wǎng)中消失時，所述電力變換器通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)接通的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器的電流受控操作。本發(fā)明還著重于一種通過燃料電池裝置來產(chǎn)生電流的方法，所述燃料電池裝置向電網(wǎng)輸入電流。在該方法中，至少一個燃料電池裝置被設(shè)置為并聯(lián)到電網(wǎng)，形成要在輸入所述電流時使用的相位基準(zhǔn)信號，憑借包括電力級的電力變換器將電流輸入到電流受控的電網(wǎng)，當(dāng)所述燃料電池裝置并聯(lián)到電網(wǎng)時，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時所述燃料電池裝置與電網(wǎng)斷開， 通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)斷開的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器的電壓受控操作，并且可控負(fù)載被用于維持所述電壓受控電力變換器與所述燃料電池裝置的其它部件之間的功率穩(wěn)定性，并且，當(dāng)所述故障從電網(wǎng)中消失時，通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)接通的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器的電流受控操作。本發(fā)明基于在所述燃料電池裝置的操作中使用了電流受控電力變換器拓?fù)?，并且在向電網(wǎng)輸入電流時使用了所述相位基準(zhǔn)信號。當(dāng)所述電網(wǎng)中發(fā)生故障時，所述燃料電池裝置通過使用執(zhí)行斷開的裝置立即與所述電網(wǎng)斷開，并通過使用所述相位基準(zhǔn)信號和所述可控負(fù)載，將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)斷開的工作模式，其中，根據(jù)本發(fā)明的燃料電池裝置的一部分以電壓受控的方式工作，并通過使用所述可控負(fù)載來平衡功率失衡。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于燃料電池裝置實(shí)施的成功，所述燃料電池裝置確保了不同情況下穩(wěn)定的燃料電池負(fù)載，而無需昂貴且分離的電能貯存裝置。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中， 當(dāng)在電網(wǎng)中檢測出故障時，將燃料電池裝置的工作模式從所述燃料電池裝置并聯(lián)到電網(wǎng)的工作模式立即變?yōu)樗鋈剂想姵匮b置與所述電網(wǎng)斷開的工作模式。因此，所述燃料電池裝置在所述電網(wǎng)的短時間或長時間故障期間可持續(xù)工作。由此，省略了燃料電池裝置的長期啟動過程，并且在電網(wǎng)故障期間，燃料電池裝置的操作可被用于一些其它目的，例如作為應(yīng)急電源來工作，例如用于移動電話網(wǎng)絡(luò)的基站132。在所述電網(wǎng)的故障消除之后，燃料電池裝置的工作可立即返回到與電網(wǎng)接通的工作模式，在該模式下，所述燃料電池裝置向電網(wǎng)饋送電流。


圖1示出了單燃料電池結(jié)構(gòu)；圖2示出了燃料電池裝置的一個實(shí)例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，在將電流饋送給電網(wǎng)125的過程中，而且在燃料電池裝置123與電網(wǎng)斷開以執(zhí)行未連接操作的情況下，成功使用了燃料電池技術(shù)。在以下描述中詳細(xì)示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，其中圖3示出了其框圖。至少一個燃料電池裝置被設(shè)置為并聯(lián)到電網(wǎng)以將由所述燃料電池裝置產(chǎn)生的電饋送給電網(wǎng)。所述燃料電池裝置的電力變換器122包括控制電路1 和電流受控電力級124，用于當(dāng)所述燃料電池裝置123并聯(lián)到電網(wǎng)時將電流輸入到電網(wǎng)。通過使用所述電力級包括的電流受控轉(zhuǎn)換器，例如通過使用電流受控DC-DC轉(zhuǎn)換器，來實(shí)現(xiàn)電力轉(zhuǎn)變拓?fù)?。所述電流受控的?shí)施方式使得即使燃料電池的電壓發(fā)生變化或DC-AC轉(zhuǎn)換器的中間電路電壓發(fā)生變化，所述燃料電池也可以保持在期望的工作范圍內(nèi)。在包括許多燃料電池堆的燃料電池系統(tǒng)中，可以針對每個堆或堆組來使用分離的DC-DC轉(zhuǎn)換器，以確保這些燃料電池堆之間的負(fù)載分配的可控性。在所述燃料電池裝置123與電網(wǎng)125接通的工作模式中，通過三相電流受控電力級122將所述燃料電池裝置產(chǎn)生的電流饋送給所述電網(wǎng)。電力變換器122包括用于形成相位基準(zhǔn)信號以將電流輸入到電網(wǎng)的控制電路128。例如，形成所述相位基準(zhǔn)信號，以使得用于相位電流的所述控制電路128中的三相正弦基準(zhǔn)信號基本保持不變。所述相位基準(zhǔn)信號，即，正弦波基準(zhǔn)信號是由與三相主電壓相比被頻率鎖定在三相中的所述控制電路形成的。通過對所述正弦波基準(zhǔn)信號施加偏移(offset)值，饋送給電網(wǎng)的電流的相位角可在一定限度內(nèi)被隨意設(shè)置為延遲的或是提前的。同樣，所述控制電路1 執(zhí)行幅度控制以使得所述相位基準(zhǔn)信號(即本實(shí)例中的正弦波基準(zhǔn)信號)乘以源自電力級124的中間電路電壓的幅度基準(zhǔn)信號。這樣，可以在足以允許未失真的電流饋入電網(wǎng)的最小程度上實(shí)現(xiàn)所述幅度控制，由此優(yōu)化了所述燃料電池裝置的效率。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，用于將所述燃料電池裝置與電網(wǎng)斷開的裝置被設(shè)置為，當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障時，立即將所述燃料電池裝置切換為與電網(wǎng)斷開的工作模式的保護(hù)繼電器裝置130。例如，根據(jù)電壓或頻率檢測來檢測電網(wǎng)中的故障。發(fā)送器將上述斷開告知給所述電力變換器122的控制電路128，并且通過基于所述控制電路的內(nèi)部正弦波基準(zhǔn)信號來使用所述控制電路，所述燃料電池裝置的操作被立即轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)斷開的工作模式。 在與電網(wǎng)斷開的工作模式中，所述燃料電池裝置123在電壓受控的工作模式下工作，在該模式下形成了穩(wěn)定的負(fù)載獨(dú)立三相電壓?？墒褂冒l(fā)送器-接收器裝置來構(gòu)造所述保護(hù)繼電器130以與燃料電池裝置所包括的其它保護(hù)繼電器131進(jìn)行通信，使得所述燃料電池裝置形成包括負(fù)載132(例如，移動電話網(wǎng)絡(luò)基站)的局部孤立的單元，當(dāng)需求出現(xiàn)時，所述燃料電池裝置可作為應(yīng)急電源來工作。與所述單元中的可能的其它電壓單元共享所述負(fù)載例如可如下實(shí)現(xiàn)通過在電源與頻率之間施加負(fù)反饋。圖3中示出的保護(hù)繼電器131在本發(fā)明的實(shí)施中不是必需的。在與電網(wǎng)斷開的工作模式下，通過利用用于維持功率穩(wěn)定性的可控負(fù)載，即所謂的緩沖器負(fù)載，將所述燃料電池裝置123的燃料電池保持在恒定負(fù)載狀態(tài)，所述緩沖器負(fù)載的加載(loading)適用于消除差值，所述差值基于燃料電池產(chǎn)生的電能與負(fù)載所需的當(dāng)前實(shí)際電能之間的差。雖然所述燃料電池103的加載持續(xù)為電流可控的，但是在與電網(wǎng)斷開之后，電力變換器122(在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方式中在此示出為DC/AC變換器)只能在電壓受控工作模式下工作?？煽刎?fù)載1 被用于平衡由上述電壓和電流控制引起的電力失衡?；诖嬖谒鲭娏壍闹虚g電路電壓值由控制裝置來完成可控負(fù)載126的適應(yīng)。用于控制的裝置可以使用例如觸發(fā)角受控的晶閘管控制器(tyristor controller)。饋送給可控負(fù)載126的電能總額也表示用于增加饋送給負(fù)載的當(dāng)前電能的臨界(marginal)。僅在所述燃料電池裝置需要更長的時間段來饋送比其標(biāo)稱工作電力產(chǎn)生更多的AC電力的情況下，才需要電能貯存器。上述電網(wǎng)125的故障可能會根據(jù)在長時間段(斷電)中極短的時間段(例如電壓窄脈沖)的持續(xù)時間而變化。當(dāng)分別檢測到故障已從電網(wǎng)中消除時，燃料電池裝置123 的操作也可立即返回到接通電網(wǎng)工作模式，在該工作模式下燃料電池裝置將電流饋送給電網(wǎng)。因此，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式也可被指定為用于燃料電池裝置應(yīng)用的可連接到不同種類電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)交互電能平衡器。因此，電網(wǎng)可以是單相的、兩相的、三相的等等，交流電網(wǎng)和 DC電網(wǎng)絡(luò)也是可以的。針對主要旨在并聯(lián)于電網(wǎng)工作的燃料電池裝置，例如分區(qū)(divisional)燃料電池系統(tǒng)，其主要優(yōu)勢在于在沒有用于存儲電能的裝置的情況下可以工作。在根據(jù)本發(fā)明的接通電網(wǎng)的工作模式下，因?yàn)椴槐匾硗馍呻妬韺⒛芰績Υ娴碾娔芰勘３譃樽銐蚋?，所以電能儲存裝置的缺少意味著效率獲益。在根據(jù)本發(fā)明的與電網(wǎng)斷開的工作模式下，電阻器中的能量損失是可以忽略的，因?yàn)樵摴ぷ髂Ｊ降臅r段相對短暫。盡管電能貯存器可包含在燃料電池裝置中，但燃料電池裝置必須工作在某一最低負(fù)載下，以便在燃料電池裝置的工作中滿足溫度平衡的要求。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，可通過在燃料電池附近設(shè)置電阻負(fù)載和通過使用用于加熱燃料電池的電阻負(fù)載的熱能，和/或當(dāng)燃料電池裝置作為例如移動電話網(wǎng)絡(luò)基站的外部負(fù)載132的應(yīng)急電源而工作時，降低燃料電池的最低容許負(fù)載。盡管上述根據(jù)本發(fā)明連同附圖呈現(xiàn)的實(shí)施方式被用于SOFC燃料電池裝置中，但應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)本發(fā)明的所述實(shí)施方式可被用于不同種類的燃料電池裝置中。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，電網(wǎng)通常被認(rèn)為是常見的電能分配網(wǎng)絡(luò)，并且燃料電池裝置產(chǎn)生的DC電流例如通過三相DC-AC變換被饋送給所述網(wǎng)絡(luò)。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，可實(shí)現(xiàn)多種電網(wǎng)應(yīng)用，因此例如DC-AC變換在每個應(yīng)用中并不是必需的。盡管已經(jīng)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
示出了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于它們，本發(fā)明受到權(quán)利要求在允許范圍內(nèi)的變化的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生到電網(wǎng)(125)的電流的燃料電池裝置，其特征在于，至少一個燃料電池裝置(123)已經(jīng)被設(shè)置為并聯(lián)到電網(wǎng)(125)，并且該燃料電池裝置包括-電力變換器(122)，其包括控制電路(128)和電流受控電力級(IM)，用于當(dāng)所述燃料電池裝置已經(jīng)并聯(lián)到電網(wǎng)時向所述電網(wǎng)輸入電流，并且所述控制電路(128)用于形成要在輸入所述電流時使用的相位基準(zhǔn)信號，-可控負(fù)載(126)，其用于維持所述燃料電池裝置的功率穩(wěn)定性；-用于當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障時將所述燃料電池裝置與電網(wǎng)斷開的裝置(130)，-所述電力變換器(12 通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)斷開的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器(122)的電壓受控操作，并且所述可控負(fù)載(126) 用于維持電壓受控的所述電力變換器(122)與所述燃料電池裝置的其它部件之間的功率穩(wěn)定性，并且，-當(dāng)所述故障已從電網(wǎng)中消失時，所述電力變換器(12 通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)接通的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器(12 的電流受控操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述燃料電池裝置(12 包括所述控制電路(1 )，所述控制電路(128)用于形成三相正弦相位基準(zhǔn)信號，以向電網(wǎng)輸入電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述燃料電池裝置(12 包括所述控制電路(1 )，所述控制電路(128)用于將所述相位基準(zhǔn)信號乘以幅度基準(zhǔn)信號，以將不失真的電流輸入到電網(wǎng)從而優(yōu)化所述燃料電池裝置的效率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述電流受控電力級(124)包括中間電路，并且所述幅度基準(zhǔn)信號是由所述中間電路的電壓得來的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述燃料電池裝置(12 包括所述可控負(fù)載(126)，所述可控負(fù)載(126)用于在與電網(wǎng)斷開的工作模式下將所述燃料電池裝置的操作設(shè)置為應(yīng)急電源操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池裝置，其特征在于，所述燃料電池裝置(123)包括不止一個燃料電池堆(10 ；以及針對每個燃料電池堆或針對燃料電池堆組的分離的 DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于控制這些燃料電池堆之間的負(fù)載分配。
7.—種通過燃料電池裝置來產(chǎn)生電流的方法，所述燃料電池裝置向電網(wǎng)(12 輸入電流，其特征在于，在該方法中-將至少一個燃料電池裝置(123)設(shè)置為并聯(lián)到電網(wǎng)(125)，-形成要在輸入所述電流時使用的相位基準(zhǔn)信號，-當(dāng)所述燃料電池裝置已經(jīng)被并聯(lián)到電網(wǎng)時，借助包括電力級(122)的電力變換器 (122)以電流受控的方式向電網(wǎng)輸入電流，-當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障時，將所述燃料電池裝置與電網(wǎng)斷開，-通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)斷開的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器(12 的電壓受控操作，并且使用可控負(fù)載(126)來維持電壓受控的所述電力變換器(122)與所述燃料電池裝置的其它部件之間的功率穩(wěn)定性，并且，-當(dāng)所述故障已從電網(wǎng)中消失時，通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)接通的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器(122)的電流受控操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，形成三相正弦相位基準(zhǔn)信號，以向電網(wǎng)輸入電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將所述相位基準(zhǔn)信號乘以幅度基準(zhǔn)信號， 以向電網(wǎng)輸入不失真的電流，從而優(yōu)化所述燃料電池設(shè)備(12 的效率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述幅度基準(zhǔn)信號是由所述電力級 (124)的中間電路的電壓得來的。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征在于，在與電網(wǎng)斷開的工作模式下，通過使用可控負(fù)載(126)將所述燃料電池裝置的操作設(shè)置為應(yīng)急電源操作。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過使用針對多個燃料電池堆(103)或針對多個燃料電池堆組的分離的DC-DC轉(zhuǎn)換器，來控制這些燃料電池堆之間的負(fù)載分配或這些燃料電池堆組之間的負(fù)載分配。
全文摘要
本發(fā)明著重于一種由燃料電池裝置產(chǎn)生電流的方法，所述燃料電池裝置將電流輸入到電網(wǎng)(125)。在所述方法中，將至少一個燃料電池裝置(123)設(shè)置為并聯(lián)到電網(wǎng)(125)；形成要在輸入電流時使用的相位基準(zhǔn)信號；當(dāng)所述燃料電池裝置已經(jīng)并聯(lián)到電網(wǎng)時，借助包括電力級(122)的電力變換器(122)以電流受控的方式將電流輸入到電網(wǎng)；當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障時將所述燃料電池裝置與電網(wǎng)斷開。在所述方法中，通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)斷開的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器(122)的電壓受控操作，并且使用可控負(fù)載(126)來維持電壓受控的電力變換器(122)與所述燃料電池裝置的其它部件之間的功率穩(wěn)定性，并且，當(dāng)所述故障已從電網(wǎng)中消失時，通過使用所述相位基準(zhǔn)信號將所述燃料電池裝置變?yōu)榕c電網(wǎng)接通的工作模式，以執(zhí)行所述電力變換器(122)系統(tǒng)的電流受控操作。
文檔編號H02M7/48GK102246382SQ200980148942
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
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