Устройство и способ электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа

Устройство и способ электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе топливных элементов и более конкретно к устройству и способу электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, которые повышают эффективность работы системы топливных элементов за счет стабильной подачи мощности на щит управления системы преобразователя мощности (PCS) при начальном запуске системы топливных элементов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В целом топливный элемент является устройством, которое вырабатывает электрическую энергию из топлива.

В примере топливного элемента анод и катод устанавливаются по обеим сторонам пленки из полимерного электролита. Электрохимическое окисление водорода, являющегося топливом, происходит на аноде (также упоминается как окислительный электрод), а электрохимическое восстановление кислорода, являющегося окислителем, происходит на катоде (также упоминается как восстановительный электрод).

Топливный элемент вырабатывает электроны за счет электрохимического окисления и восстановления и создает электрическую энергию за счет движения электронов.

Примерами топливных элементов являются топливный элемент с фосфорной кислотой, щелочной топливный элемент, топливный элемент на основе протонообменной мембраны, топливный элемент с расплавленным карбонатом, твердоокисный топливный элемент с прямым окислением метанола.

Примерами применения топливных элементов являются коммерческий топливный элемент, бытовой топливный элемент, топливный элемент транспортного средства для электрического транспортного средства и малогабаритный топливный элемент для мобильного терминала или ноутбука.

Бытовой топливный элемент совершенствовался в направлении эффективного применения для электробытовых устройств или бытовых осветительных устройств. Коммерческий топливный элемент совершенствовался в направлении эффективного применения для осветительных устройств, двигателей или машин в торговом центре или на фабрике.

Система топливных элементов может подключаться к сетевой системе электропитания, такой как электростанция общего пользования. Если мощность, обеспечиваемая системой топливных элементов в нагрузке, недостаточна, система топливных элементов восполняет недостаток, получая мощность от сетевой системы электропитания. Если мощность, обеспечиваемая системой топливных элементов в нагрузке, велика, система топливных элементов отдает избыток мощности в сетевую систему электропитания.

Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей традиционное устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа.

Со ссылкой на фиг. 1, традиционное устройство электропитания содержит топливный элемент 1, блок 2 преобразователя постоянного тока, инвертор 3, блок 4 сетевого источника электропитания, блок 5 источника электропитания вспомогательного оборудования (BOP) и блок 6 источника электропитания для управления системой преобразователя электропитания (PCS).

Выпрямитель инвертора 3 (не показан) преобразует сетевую мощность переменного тока, поступающую от блока 4 сетевого источника электропитания, в сетевую мощность постоянного тока. При первоначальном запуске системы топливных элементов блок 5 источника электропитания для BOP получает сетевую мощность постоянного тока, преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для BOP с заранее определенным уровнем напряжения и подает мощность для BOP на компоненты BOP системы топливных элементов.

Примерами устройств BOP являются устройство подачи воздуха (такое как, в частности, для примера, компрессор, насос, и т.д.), которое обеспечивает подачу кислорода в топливный элемент 1, и устройство подачи топлива, подающее топливо в топливный элемент 1.

Топливный элемент 1 вырабатывает электроэнергию постоянного тока посредством взаимодействия кислорода, поступающего от устройства подачи воздуха (не показано), и топлива, поступающего от устройства подачи топлива (не показано).

Блок 2 преобразователя постоянного тока повышает напряжение постоянного тока, вырабатываемое топливным элементом 1, и выводит на выход повышенную мощность постоянного тока.

Инвертор 3 преобразует мощность постоянного тока, поступающую с выхода блока 2 преобразователя постоянного тока, в мощность переменного тока и подает мощность переменного тока, по меньшей мере, в одну нагрузку.

Триак Tr, который выключен, когда система топливных элементов первоначально запускается, и включается после того, как система топливных элементов запущена, и зарядный резистор CR, включенный параллельно с триаком Tr, чтобы управлять постоянным напряжением сегмента постоянного тока, включены между выходом инвертора 3 и линией сетевого электропитания.

Во время первоначального запуска блок 6 источника электропитания для управления PCS получает сетевую мощность постоянного тока, преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем напряжения и подает мощность для управления PCS на щит управления PCS (не показан) в качестве рабочей мощности.

Теперь будет объяснена работа традиционного устройства электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа.

Контроллер (не показан) выключает триак Tr в соответствии с командой запуска системы топливных элементов. Затем сетевая мощность с выхода блока 4 сетевого источника электропитания проходит через зарядный резистор CR и подается на выпрямитель инвертора 3. Выпрямитель преобразует сетевую мощность переменного тока в сетевую мощность постоянного тока и подает сетевую мощность постоянного тока на конденсатор С сегмента постоянного тока, чтобы зарядить конденсатор С сегмента постоянного тока.

После того, как конденсатор С связи по постоянному току заряжен до некоторой степени, блок 5 источника электропитания для BOP получает сетевую мощность постоянного тока, преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для BOP с заранее определенным уровнем напряжения и подает мощность для BOP на компоненты BOP системы топливных элементов.

Блок 6 источника электропитания для управления PCS также получает сетевую мощность постоянного тока, преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем напряжения и подает мощность для управления PCS на щит управления PCS.

Соответственно, компоненты BOP и щит управления PCS обеспечиваются электропитанием, чтобы вырабатывать мощность в топливном элементе 1.

То есть топливный элемент 1 получает топливо и воздух от компонентов BOP (не показаны) и топливо и воздух реагируют друг с другом для получения мощности постоянного тока.

После этого блок 2 преобразователя постоянного тока повышает напряжение постоянного тока, выработанное топливным элементом 1, и подает повышенное напряжение постоянного тока на инвертор 3. Инвертор 3 преобразует напряжение постоянного тока, поступающее с выхода блока 2 преобразователя постоянного тока, в напряжение переменного тока и обеспечивает подачу переменного тока в нагрузку.

Контроллер (не показан) контролирует, вырабатывает ли топливный элемент 1 мощность постоянного тока. Если контролер воспринимает наличие мощности постоянного тока, то контроллер делает триак Tr проводящим, таким образом пропуская мощность переменного тока от инвертора 3 к нагрузке через проводящий триак Tr.

Однако традиционное устройство электропитания при первоначальном запуске системы топливных элементов должно зарядить имеющий большую емкость конденсатор С связи по постоянному току, который требует зарядного резистора с большим сопротивлением. Соответственно, при начальном запуске большой ток течет за короткое время, таким образом закорачивая зарядный резистор.

Кроме того, когда заряжается конденсатор С связи по постоянному току, на щит управления PCS подается мощность, вызывающая ошибочные срабатывания щита управления PCS.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому признаком настоящего изобретения являются устройство и способ электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, которые могут обеспечивать рабочую мощность и мощность для управления системой топливных элементов без зарядного резистора.

Другим признаком настоящего изобретения являются устройство и способ электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, которые могут защищать щит управления PCS от ошибочных срабатываний при первоначальном запуске, обеспечивая подачу стабильной мощности на щит управления PCS перед подачей мощности на компоненты BOP при первоначальном запуске системы топливных элементов.

Чтобы обеспечить, по меньшей мере, эти признаки, предусмотрено устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, которое содержит источник электропитания для управления системой преобразователя мощности(PCS), который обеспечивает мощность для управления PCS из сетевой мощности, источник электропитания вспомогательного оборудования (BOP), который обеспечивает мощность для BOP из сетевой мощности, регулятор, который обеспечивает мощность для управления PCS из мощности для BOP, первый коммутационный блок, переключаемый сигналом управления, который направляет сетевую мощность на источник электропитания для управления PCS или на источник электропитания для BOP, второй коммутационный блок, переключаемый сигналом управления, который переключается на выход источника электропитания для управления PCS или на регулятор, чтобы обеспечивать мощность для управления PCS, и контроллер, который управляет переключением первого и второго коммутационных блоков при подаче команды запуска.

При подаче команды запуска контроллер может выключить первый коммутационный блок. После подачи команды запуска контроллер может включить управляющий сигнал, который управляет вторым коммутационным блоком, чтобы подключить вывод выхода источника электропитания для управления PCS к щиту управления PCS.

Когда топливный элемент вырабатывает мощность постоянного тока, контроллер может переключить первый коммутационный блок в проводящее состояние. Когда топливный элемент вырабатывает мощность постоянного тока, контроллер может обеспечивать на выходе сигнал управления, который управляет вторым коммутационным блоком, чтобы подключить вывод выхода регулятора к щиту управления PCS.

Источник электропитания для управления PCS может преобразовывать сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее установленным уровнем постоянного напряжения. Источник электропитания для BOP может преобразовывать сетевую мощность постоянного тока в мощность для BOP с заранее определенным уровнем постоянного напряжения.

Также предусмотрено устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, которое содержит зарядный блок, преобразующий сетевую мощность переменного тока в сетевую мощность постоянного тока, источник электропитания для управления PCS, который обеспечивает мощность для управления PCS из сетевой мощности постоянного тока, источник электропитания для BOP, который обеспечивает мощность для BOP из сетевой мощности, коммутационный блок, переключаемый сигналом управления, который направляет сетевую мощность переменного тока к источнику электропитания для управления PCS или к источнику электропитания для BOP, и контроллер, на выходе которого вырабатывается сигнал управления, чтобы управлять переключением коммутационного блока, основываясь на наличии электропитания для управления PCS.

При подаче команды запуска контроллер может выключить коммутационный блок, направляя сетевую мощность переменного тока на зарядный блок. Когда мощность для управления PCS обеспечивается источником электропитания для управления PCS, контроллер может переключить коммутационный блок в проводящее состояние, направляя сетевую мощность переменного тока на блок источника электропитания для BOP.

Блок источника электропитания для управления PCS может преобразовать сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения. Источник электропитания для BOP может преобразовать сетевую мощность постоянного тока в мощность для BOP с заранее определенным уровнем постоянного напряжения.

Также представлен способ подачи электропитания системы топливных элементов подключаемого к сети типа, содержащий этапы, на которых обеспечивают мощность для управления PCS из сетевой мощности, когда подается команда запуска, обеспечивают мощность для BOP из сетевой мощности, подают мощность для BOP на топливный элемент для получения мощности постоянного тока и обеспечивают мощность для BOP и мощность для управления PCS из мощности постоянного тока, вырабатываемой топливным элементом.

Способ подачи электропитания может также содержать этап, на котором изменяют уровень постоянного напряжения мощности, выработанной топливным элементом, на заранее определенный уровень напряжения, причем мощность для BOP и мощность для управления PCS получают на основе заранее определенного уровня напряжения. Способ подачи электропитания может также содержать этап, на котором регулируют полученную мощность для BOP, когда мощность для управления PCS получают из отрегулированной мощности для BOP.

Обеспечение мощности для управления PCS из сетевой мощности может содержать преобразование сетевой мощности в мощность постоянного тока с заранее определенным уровнем напряжения. Получение мощности для BOP из сетевой мощности может содержать преобразование сетевой мощности в мощность постоянного тока с заранее определенным уровнем напряжения.

Также представлен способ подачи электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, который содержит этапы, на которых получают мощность для управления PCS из сетевой мощности, получают мощность для BOP из сетевой мощности, обеспечивают подачу мощности для BOP на топливный элемент, чтобы получить мощность постоянного тока, и обеспечивают мощность для BOP и мощность для управления PCS из мощности постоянного тока, вырабатываемой топливным элементом.

Способ электропитания может содержать этап, на котором изменяют уровень напряжения мощности постоянного тока, выработанной топливным элементом, на заранее определенный уровень напряжения, при котором мощность для BOP и мощность для управления PCS обеспечивают на основе заранее определенного уровня напряжения. Способ подачи электропитания может также содержать этап, на котором регулируют полученную мощность для BOP, когда мощность для управления PCS получают из отрегулированной мощности для BOP.

Способ электропитания может также содержать этап, на котором сетевую мощность преобразуют в сетевую мощность постоянного тока, при котором обеспечение мощности для управления PCS из сетевой мощности содержит этап, на котором преобразуют сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения. Обеспечение мощности для BOP из сетевой мощности может содержать этап, на котором преобразуют сетевую мощность в мощность для BOP с заранее определенным уровнем постоянного напряжения.

Предыдущие и другие цели, признаки, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны из последующего подробного описания настоящего изобретения, рассматриваемого в сочетании с сопровождающими чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопровождающие чертежи, введенные с целью обеспечить дальнейшее понимание изобретения, включены и составляют часть настоящего описания, поясняют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения.

На чертежах:

Фиг. 1 - блок-схема, показывающая традиционное устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа;

Фиг. 2 - блок-схема, показывающая устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 - блок-схема, показывающая способ подачи электропитания системы топливных элементов подключаемого к сети типа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 4 - блок-схема, показывающая устройство источника электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которого показаны на сопровождающих чертежах.

Устройство и способ электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, которые могут повышать надежность системы топливных элементов, теперь будут описаны подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг. 2 представляет блок-схему, показывающую устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 2, устройство электропитания содержит топливный элемент 10, блок 20 преобразователя постоянного тока, инвертор 30, блок 40 сетевого источника электропитания, триак Tr, коммутационный блок 90, контроллер 80, блок 50 источника электропитания для BOP и регулятор 60.

Топливный элемент 10 содержит батарею (не показана), содержащую анод и катод, которая вырабатывает электроэнергию за счет электрохимических реакций между водородом и кислородом, и вырабатывает мощность постоянного тока из батареи (не показана).

Блок 20 преобразователя постоянного тока изменяет постоянное напряжение, поступающее с выхода топливного элемента 10 (то есть повышает или понижает напряжение).

Инвертор 30 преобразует мощность постоянного тока, поступающую с выхода блока 20 преобразователя постоянного тока, в мощность переменного тока и обеспечивает подачу мощности переменного тока, по меньшей мере, для одной нагрузки.

Инвертор 30 содержит выпрямитель, который преобразует сетевую мощность переменного тока, поступающую от блока 40 сетевого источника электропитания, в сетевую мощность электропитания постоянного тока и обеспечивает подачу сетевой мощности постоянного тока на блок 50 источника электропитания для BOP через конденсатор С связи по постоянному току, когда первоначально запускается система топливных элементов.

Блок 40 сетевого источника электропитания вырабатывает мощность переменного тока и подает сетевую мощность переменного тока на систему топливных элементов и на каждую нагрузку.

Когда система топливных элементов первоначально запускается, блок 50 источника электропитания для BOP получает сетевую мощность постоянного тока через триак Tr, преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для BOP с заранее определенным постоянным напряжением и обеспечивает подачу мощности для BOP на, по меньшей мере, один компонент BOP системы топливных элементов. Когда топливный элемент 10 вырабатывает мощность постоянного тока, блок 50 источника электропитания для BOP преобразует мощность постоянного тока, выработанную топливным элементом, в мощность для BOP и обеспечивает подачу мощности для BOP на компоненты BOP.

Регулятор 60 изменяет (то есть повышает или понижает) напряжение мощности для BOP, поступающее с выхода блока 50 источника электропитания для BOP, до заранее определенного уровня, чтобы получить мощность для управления PCS, и обеспечивает подачу мощности для управления PCS на щит управления PCS.

Блок 70 источника мощности для управления PCS преобразует сетевую мощность переменного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения и обеспечивает подачу мощности для управления PCS на пульт управления PCS.

Коммутационный блок 90 переключается сигналом управления, чтобы подключить выходной вывод регулятора 60 или выходной вывод блока 70 источника электропитания для управления PCS, на щит управления PCS.

То есть коммутационный блок 90 переключается сигналом управления, чтобы либо получать мощность для управления PCS с выхода стабилизатора 60, либо получать мощность для управления PCS с выхода блока 70 источника электропитания для управления PCS.

Контроллер 80 использует мощность для управления PCS и управляет переключением триака Tr и коммутационного блока 90.

При подаче команды запуска контроллер 80 выключает триак Tr и выдает сигнал управления для управления коммутационным блоком 90, чтобы подключить выходной вывод блока 70 источника электропитания для управления PCS к щиту управления PCS.

Кроме того, при определении наличия электропитания постоянного тока от топливного элемента 10 контроллер 80 делает триак Tr проводящим и выводит на выход сигнал управления, чтобы управлять коммутационным блоком 90 для подключения выходного вывода регулятора 60 к щиту управления PCS.

Работа устройства электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения далее будет объясняться со ссылкой на фиг. 3.

При подаче команды запуска (SP1) контроллер 80 выключает триак Tr, тем самым предотвращая подачу сетевой мощности от блока 40 сетевого источника электропитания переменного тока на инвертор 30.

Блок 70 источника электропитания для управления PCS преобразует сетевую мощность переменного тока, поступающую от блока 40 сетевого источника электропитания, в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения и обеспечивает на выходе мощность для управления PCS.

В этот момент контроллер 80 переключает коммутационный блок 90, чтобы подключить блок 70 источника электропитания для управления PCS к щиту управления PCS. Поэтому мощность для PCS от блока 70 источника электропитания для управления PCS поступает в качестве рабочей мощности на щит управления PCS (SP2).

После этого контроллер 80 делает триак Tr проводящим и переключает коммутационный блок 90, чтобы подключить выходной вывод регулятора 60 к щиту управления PCS.

Выпрямитель в инверторе 30 преобразует сетевую мощность переменного тока, поступающую от блока 40 сетевого источника электропитания, в сетевую мощность постоянного тока и блок 50 источника электропитания для BOP получает сетевую мощность постоянного тока через конденсатор С связи по постоянному току, изменяет уровень напряжения сетевой мощности постоянного тока до заранее определенного уровня постоянного напряжения и подает мощность постоянного тока с измененным уровнем постоянного напряжения в качестве мощности для BOP на компоненты BOP (SP3).

Система топливных элементов приводится в действие мощностью для BOP, чтобы вырабатывать постоянное напряжение в топливном элементе 10 (SP4).

Блок 20 преобразователя постоянного тока изменяет напряжение мощности постоянного тока, вырабатываемой топливным элементом 10, и подает измененное постоянное напряжение на инвертор 30. Инвертор 30 преобразует мощность постоянного тока, поступающую от блока 20 преобразователя постоянного тока, в мощность переменного тока и подает мощность переменного тока на каждую нагрузку.

Когда контроллер 90 воспринимает наличие мощности переменного тока от инвертора 30, он расценивает текущее состояние как нормальное и переключает коммутационный блок 90 так, чтобы подключить регулятор 60 к щиту управления PCS.

Блок 50 источника электропитания для BOP изменяет постоянное напряжение, поступающее с выхода блока 20 преобразователя постоянного тока, до заранее определенного уровня напряжения, подает измененную мощность постоянного тока в качестве мощности для BOP на компоненты BOP и подает мощность для BOP на регулятор 60 (SP5).

Регулятор 60 преобразует мощность для BOP в мощность для PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения и обеспечивает мощность для PCS на щит управления PCS через коммутационный блок 90. Это продолжается до тех пор, пока не получена команда остановки (SP6).

На фиг. 4 показана блок-схема, показывающая устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано в фиг. 4, устройство электропитания содержит блок 40 сетевого источника электропитания, который обеспечивает сетевую мощность переменного тока, зарядный блок 100, который преобразует сетевую мощность переменного тока в сетевую мощность постоянного тока с ограниченным током, блок 70 источника электропитания для управления PCS, который преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для PSC с заранее определенным уровнем постоянного напряжения, и подает мощность для управления PCS на щит управления PCS, блок 50 источника электропитания для BOP, который преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для BOP с заранее определенным уровнем постоянного напряжения, и подает мощность для BOP на компоненты BOP, триак Tr, переключаемый сигналом управления, который направляет сетевую мощность постоянного тока от блока 40 сетевого источника электропитания на блок 70 источника электропитания для управления PCS или на блок 50 источника электропитания для BOP, и контроллер 200, который управляет переключением триака Tr в соответствии с выработкой мощности для управления PCS.

Зарядный блок 100 содержит зарядный резистор PCR, который ограничивает ток заряда конденсатора (не показан) в блоке 70 источника электропитания для управления PCS. Зарядный резистор PCR имеет намного меньшее сопротивление, чем традиционно применяемый обычный зарядный резистор.

Ниже будет описана работа устройства электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

При подаче команды запуска контроллер 200 выключает триак Tr (делая его непроводящим), тем самым направляя сетевую мощность от блока 40 сетевого источника электропитания на блок 70 источника электропитания для управления PCS через зарядный блок 100. Диод D2 зарядного блока 100 преобразует сетевую мощность переменного тока в сетевую мощность постоянного тока.

Блок 70 источника электропитания для управления PCS преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения и подает мощность для управления PCS на щит управления PCS.

После того, как блок 70 источника электропитания для управления PCS обеспечит мощность для управления PCS, контроллер 200 включает триак Tr (делая его проводящим).

Сетевая мощность затем подается на инвертор 30, где она преобразуется в сетевую мощность постоянного тока с помощью выпрямителя в инверторе 30. Блок 50 источника электропитания для BOP получает сетевую мощность постоянного тока через конденсатор C связи по постоянному току, преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для BOP с заранее определенным уровнем постоянного напряжения и подает мощность для BOP на компоненты BOP(не показаны).

Система топливных элементов приводится в действие с помощью мощности для BOP, чтобы вырабатывать мощность постоянного тока с помощью топливного элемента 10. Блок 20 преобразователя постоянного тока изменяет напряжение мощности постоянного тока, выработанное топливным элементом 10, и подает измененную мощность постоянного тока на инвертор 30.

Инвертор 30 преобразует мощность постоянного тока, полученную на выходе блока 20 преобразователя постоянного тока, в мощность переменного тока и обеспечивает мощность переменного тока на каждую нагрузку.

Дополнительно блок 70 источника электропитания для управления PCS преобразует мощность постоянного тока с выхода блока 20 преобразователя постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения и подает мощность для управления PCS на щит управления PCS (не показан).

Таким образом, устройство и способ электропитания, описанные выше, могут обеспечивать подачу рабочей мощности и мощности для управления на систему топливных элементов без зарядного резистора.

Устройство и способ электропитания могут также защищать щит управления PCS от ошибочного срабатывания при первоначальном запуске посредством подачи стабильной мощности на щит управления PCS до того, как при первоначальном запуске системы топливных элементов будет подана мощность на компоненты BOP.

Поскольку настоящее изобретение может быть реализовано в нескольких реализациях без отклонения от его сущности или существенных характеристик, следует также понимать, что описанные выше варианты осуществления не ограничены какими-либо из подробностей приведенного выше описания, если не указано что-либо другое, а должны рассматриваться широко в пределах их сущности и сферы действия, как определено в приложенной формуле изобретения, и поэтому все изменения и модификации, которые попадают в пределы и границы формулы изобретения или эквиваленты таких пределов и границ, подразумеваются охваченными приложенной формулой изобретения.

1. Устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, содержащее источник электропитания для управления системой преобразования мощности (PCS), который обеспечивает мощность для управления PCS из сетевой мощности; источник электропитания вспомогательного оборудования (ВОР), который обеспечивает мощность для ВОР из сетевого электропитания; регулятор, обеспечивающий мощность для управления PCS из мощности для ВОР; первый коммутационный блок, переключаемый сигналом управления, который направляет сетевую мощность к источнику электропитания для управления PCS или к источнику электропитания для ВОР; второй коммутационный блок, переключаемый сигналом управления, который включается на выход источника электропитания для управления PCS или регулятора, чтобы обеспечить мощность для управления PCS; и контроллер, управляющий переключением первого и второго коммутационных блоков при подаче команды запуска.

2. Устройство электропитания по п.1, в котором при подаче команды запуска контроллер выключает первый коммутационный блок.

3. Устройство электропитания по п.1, в котором при подаче команды запуска контроллер выводит сигнал управления, по которому второй коммутационный блок подключает выходной вывод источника мощности для управления PCS к пульту управления PCS.

4. Устройство электропитания по п.1, в котором, когда мощность постоянного тока вырабатывается в топливном элементе, контроллер делает первый коммутационный блок проводящим.

5. Устройство электропитания по п.1, в котором, когда мощность постоянного тока вырабатывается в топливном элементе, контроллер выводит сигнал управления, по которому второй коммутационный блок подключает выходной вывод регулятора к щиту управления PCS.

6. Устройство электропитания по п.1, в котором источник электропитания для управления PCS преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения.

7. Устройство электропитания по п.1, в котором источник электропитания для ВОР преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для ВОР с заранее определенным уровнем постоянного напряжения.

8. Устройство электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, содержащее зарядный блок, преобразующий сетевое электропитание переменного тока в сетевое электропитание постоянного тока; источник электропитания для управления системой преобразования мощности (PCS), который обеспечивает мощность для управления PCS из сетевой мощности; источник электропитания вспомогательного оборудования (ВОР), который обеспечивает мощность для ВОР из сетевой мощности; коммутационный блок, переключаемый сигналом управления, который направляет сетевую мощность к источнику электропитания для управления PCS или к источнику мощности для ВОР; и контроллер, который выводит сигнал управления для управления переключением коммутационного блока на основе выработки мощности для управления PCS.

9. Устройство электропитания по п.8, в котором при подаче команды запуска контроллер выключает коммутационный блок, направляя сетевую мощность переменного тока к зарядному блоку.

10. Устройство электропитания по п.8, в котором, когда мощность для управления PCS обеспечивается источником электропитания для управления PCS, контроллер делает коммутационный блок проводящим, направляя сетевую мощность переменного тока к блоку источника электропитания для ВОР.

11. Устройство электропитания по п.8, в котором блок электропитания для управления PCS преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения.

12. Устройство электропитания по п.8, в котором источник электропитания для ВОР преобразует сетевую мощность постоянного тока в мощность для ВОР с заранее определенным уровнем напряжения.

13. Способ электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, содержащий этапы, на которых вырабатывают мощность для управления системой преобразования мощности (PCS) из сетевой мощности по команде запуска; вырабатывают мощность для вспомогательного оборудования (ВОР) из сетевой мощности; подают мощность для ВОР на топливный элемент, чтобы вырабатывать мощность постоянного тока; и вырабатывают мощность для ВОР и мощность для управления PCS из мощности постоянного тока, выработанной топливным элементом.

14. Способ электропитания по п.13, дополнительно содержащий этап, на котором изменяют уровень напряжения электропитания постоянного тока, выработанного топливным элементом, до заранее определенного уровня напряжения, в котором мощность для ВОР и мощность для управления PCS обеспечивают на основе заранее определенного уровня напряжения.

15. Способ электропитания по п.13, дополнительно содержащий этап, на котором регулируют полученную мощность для ВОР, в котором мощность для управления PCS получают из отрегулированной мощности для ВОР.

16. Способ электропитания по п.13, в котором получение мощности для управления PCS из сетевой мощности содержит этап, на котором преобразуют сетевую мощность в мощность постоянного тока с заранее определенным уровнем напряжения.

17. Способ электропитания по п.13, в котором получение мощности для ВОР из сетевой мощности содержит этап, на котором преобразуют сетевую мощность в мощность постоянного тока с заранее определенным уровнем постоянного напряжения.

18. Способ электропитания для системы топливных элементов подключаемого к сети типа, содержащий этапы, на которых вырабатывают мощность для управления системой преобразования мощности (PCS) из сетевой мощности; вырабатывают мощность для вспомогательного оборудования (ВОР) из сетевой мощности; подают мощность для ВОР на топливный элемент, чтобы вырабатывать мощность постоянного тока; и обеспечивают мощность для ВОР и мощность для управления PCS из мощности постоянного тока, выработанной топливным элементом.

19. Способ электропитания по п.18, дополнительно содержащий этап, на котором изменяют уровень напряжения мощности постоянного тока, выработанного топливным элементом, до заранее определенного уровня напряжения, в котором мощность для ВОР и мощность для управления PCS получают на основе заранее определенного уровня напряжения.

20. Способ электропитания по п.18, дополнительно содержащий этап, на котором регулируют полученную мощность для ВОР, в котором мощность для управления PCS получают из отрегулированной мощности для ВОР.

21. Способ электропитания по п.18, дополнительно содержащий этап, на котором преобразуют сетевую мощность в сетевую мощность постоянного тока, в котором выработка мощности из сетевой мощности содержит этап, на котором преобразуют сетевую мощность постоянного тока в мощность для управления PCS с заранее определенным уровнем постоянного напряжения.

22. Способ электропитания по п.18, в котором выработка мощности для ВОР из сетевой мощности содержит этап, на котором преобразуют сетевую мощность в мощность для ВОР с заранее определенным уровнем постоян