用于氢能供电系统的电能路由及其控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115912478A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211502740.6H02M3/335(2006.01)(22)申请日2022.11.28H02M1/088(2006.01)(71)申请人国网河北省电力有限公司电力科学研究院地址050021河北省石家庄市裕华区体育南大街238号申请人国家电网有限公司(72)发明人郭小凡李秉宇贾伯岩范辉曾四鸣杜旭浩庞先海蔡子文刘杰(74)专利代理机构石家庄国为知识产权事务所13120专利代理师袁圣菲(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称用于氢能供电系统的电能路由及其控制方法(57)摘要本申请提供一种用于氢能供电系统的电能路由及其控制方法。该电能路由包括MMC中压变换级、公共母线的一次侧隔离级和燃料电池DC/DC级；MMC中压变换级为三相六桥臂结构的模块化多电平变换器；公共母线的一次侧隔离级包括半桥并联电容子模块、公共母线一次侧全桥、公共母线二次侧全桥和两绕组高频隔离变压器，公共母线一次侧全桥级联在半桥并联电容子模块之后，两绕组高频隔离变压器的原边侧连接公共母线一次侧全桥，两绕组高频隔离变压器的副边侧并联形成公共母线，公共母线二次侧全桥接入公共母线；燃料电池DC/DC级包括燃料电池变换器一次侧全桥、燃料电池变换器二次侧全桥和两绕组高频隔离变压器。本申请能够降低燃料电池的功率损耗。CN115912478ACN115912478A权利要求书1/2页1.一种用于氢能供电系统的电能路由，其特征在于，包括MMC中压变换级、公共母线的一次侧隔离级和燃料电池DC/DC级；MMC中压变换级为三相六桥臂结构的模块化多电平变换器，具有中压交流和直流端口；公共母线的一次侧隔离级包括半桥并联电容子模块、公共母线一次侧全桥、公共母线二次侧全桥和两绕组高频隔离变压器，公共母线一次侧全桥级联在半桥并联电容子模块之后，两绕组高频隔离变压器的原边侧连接公共母线一次侧全桥，两绕组高频隔离变压器的副边侧并联形成公共母线，公共母线二次侧全桥接入公共母线；燃料电池DC/DC级包括燃料电池变换器一次侧全桥、燃料电池变换器二次侧全桥和两绕组高频隔离变压器；燃料电池变换器一次侧全桥经两绕组高频隔离变压器接入公共母线。2.根据权利要求1所述的用于氢能供电系统的电能路由，其特征在于，所述燃料电池变换器二次侧全桥与所述公共母线二次侧全桥单元复用。3.根据权利要求1所述的用于氢能供电系统的电能路由，其特征在于，所述半桥并联电容子模块包括第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第一电容C；所述公共母线一次侧全桥包括第一功率开关管Q1、第二功率开关管Q2、第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4；所述两绕组高频隔离变压器包括第一绕组N1、第二绕组N2；所述第一功率开关管S1的发射极与第二功率开关管S2的集电极相连；所述第一电容C的一端与第一功率开关管S1的集电极连接，所述第一电容C的另一端与第二功率开关管S2的发射极连接；所述第一功率开关管S1的集电极与第一功率开关管Q1的集电极及第三功率开关管Q3的集电极相连；所述第二功率开关管S2的发射极与第二功率开关管Q2的发射极及第四功率开关管Q4的发射极相连；所述第一功率开关管Q1的发射极与第二功率开关管Q2的集电极相连，所述第三功率开关管Q3的发射极与第四功率开关管Q4的集电极相连；所述第一绕组N1位于所述两绕组高频隔离变压器的原边侧，第二绕组N2位于所述两绕组高频隔离变压器的副边侧；所述第一绕组N1的同名端连接到第一功率开关管Q1以及第二功率开关管Q2所组成的桥臂中点；所述第一绕组N1的异名端连接到第三功率开关管Q3以及第四功率开关管Q4所组成的桥臂中点；所述第二绕组N2的同名端连接到公共母线的正极，所述第二绕组N2的异名端连接到公共母线的负极。4.根据权利要求1所述的用于氢能供电系统的电能路由，其特征在于，所述燃料电池变换器一次侧全桥包括第一电感Le1、第二电感Le2、第一功率开关Se1、第二功率开关Se2、第三电容Ce、燃料电池单元Ue及第一变压器T；所述燃料电池变换器二次侧全桥包括移相电感Ld、第一功率开关管Sd1、第二功率开关管Sd2、第三功率开关管Sd3、第四功率开关管Sd4、第二电容Cd；所述第一电感Le1第一端与第二电感Le2第二端、第三电容Ce第一端均相连，并连接至所述燃料电池单元Ue的负极，所述第一电感Le1第二端与第一功率开关Se1的漏极、第一变压器T的一次侧第一端均相连，第二电感Le2第二端与第二功率开关Se2的漏极、第一变压器T的一次侧第二端均相连，第一功率开关Se1的源极与第二功率开关Se2的源极、第三电容Ce第二端均相连，并