一种面向海洋浮标的固体氧化物燃料电池能量管理系统

摘要

本发明公开了一种面向海洋浮标的固体氧化物燃料电池能量管理系统，包括固体氧化物燃料电池(SOFC)系统、DC/DC功率变换模块和能量储存管理模块，能量储存管理模块包括蓄电池和超级电容；DC/DC功率变换模块将SOFC发出的直流电转换为14V和24V直流电，24V电源为SOFC系统自身供电，14V电源为海洋浮标供电；超级电容和蓄电池接到14V直流母线上，超级电容为其海洋浮标提供瞬时峰值功率，蓄电池为SOFC启动或故障时提供电能以及为海洋浮标采样时补充功率。本发明利用蓄电池和超级电容作为储能装置，使SOFC的输出电能稳定在系统所需要的平均功率状态，确保SOFC运行在最优工作点，延长了电堆寿命，提高了效率，并具有自启动和紧急故障应对能力，满足海洋浮标系统长期稳定工作的需要。

主权项

一种面向海洋浮标的固体氧化物燃料电池能量管理系统，包括固体氧化物燃料电池系统、DC/DC功率变换模块和能量储存管理模块；能量储存管理模块包括蓄电池和超级电容；固体氧化物燃料电池系统，其输入端串口连接海洋浮标系统的工作状态反馈端，电能输出端连接DC/DC功率变换模块的第一电能输入端，控制输出端连接DC/DC功率变换模块、超级电容和蓄电池的控制输入端，用于发电并将产生的电能传送给DC/DC功率变换模块，还根据海洋浮标系统的工作状态产生相应的控制指令并传送给DC/DC功率变换模块、超级电容和蓄电池；DC/DC功率变换模块，其控制输入端连接固体氧化物燃料电池系统的控制输出端，第一电能输入端连接固体氧化物燃料电池系统的电能输出端，第二电能输入端连接蓄电池，14V输出端连接海洋浮标系统，24V输出端连接固体氧化物燃料电池系统的输入端，用于接收固体氧化物燃料电池系统的控制指令，对固体氧化物燃料电池系统产生的电能进行功率变换输出24V和14V直流电，14V直流电从14V输出端输出给海洋浮标系统为其供电，24V直流电从24V输出端输出给固体氧化物燃料电池系统为其供电；或者，用于将蓄电池输出的电能变换为24V直流电为固体氧化物燃料电池系统供电；超级电容和蓄电池，其连接在DC/DC功率变换模块的14V输出端与海洋浮标系统之间，超级电容和蓄电池的控制输入端还连接固体氧化物燃料电池系统的控制输出端，用于接收固体氧化物燃料电池系统的控制指令，当海洋浮标系统在待机阶段，DC/DC功率变换模块的14V输出端输出电能为超级电容和蓄电池充电；当海洋浮标系统在采样阶段，蓄电池输出电能为海洋浮标系统补充功率；当海洋浮标系统在数据发送阶段，超级电容为海洋浮标系统提供瞬时峰值功率；当固体氧化物燃料电池系统启动或者故障修复时，蓄电池输出电能并通过DC/DC功率变换模块变换得到24V直流电为固体氧化物燃料电池系统供电；还包括DC/AC逆变器，DC/AC逆变器的输入端通过输入开关连接DC/DC功率变换模块的24V输出端，DC/AC逆变器的输出端连接海洋浮标系统，DC/AC逆变器用于将DC/DC功率变换模块的24V输出端输出的24V直流电转换为220V交流电，为在调试的海洋浮标系统供电；所述DC/DC功率变换模块采用BOOST升压拓扑电路；所述DC/AC逆变器采用两级逆变，直流升压部分采用推挽拓扑电路；逆变部分采用SPWM波形控制全桥逆变电路。