一种具有可拓展模块的电堆自动化综合测试平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力领域的电力输出设备测试装置，尤其是涉及一种具有可拓展模块的电堆自动化综合测试平台。
【背景技术】
[0002]燃料电池具有清洁环保、能够持续发电、能量转化率高等优势，国家的支持力度逐渐增大，广大企业对燃料电池的研发如火如荼，燃料电池的需求迅速增加。
[0003]燃料电池在研发过程中或者在投入使用前，必须经过性能测试，基本测试内容一般包括电堆供氢量、供氢设备产氢量、氢气缓冲缸压力、阴极进出口压力及温湿度、阳极进出口压力及温湿度、冷却回路压力及温湿度等，测试结果可反映膜电极性能、碳纸性能及流路设计是否合理等，这些因素对燃料电池性能有重大影响。
[0004]目前国内所需电堆测试台主要为进口，价格昂贵，系统过于复杂操作不便。国内自行开发的燃料电池测试仪自动化程度低，需采用人工操作，即对供氢系统、电源系统、负载系统的调节都由测试人员手动完成，工作效率不高，误差也极大，也容易造成设备的损害，危及人身安全。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种具有可拓展模块的电堆自动化综合测试平台，解决了燃料电池测试的问题:
[0006]一种具有可拓展模块的电堆自动化综合测试平台，包括为系统提供氢气、氮气的供氢模块，与供氢模块相连接的加湿模块，与被测电堆分别相连接有安全系统模块、电堆辅助模块、负载模块，所述安全系统模块分别与加湿模块、电堆辅助模块、电堆散热模块、加水模块、电控模块相连接，所述电堆辅助模块还与加湿模块、电堆散热模块、电控模块相连接，所述电堆散热模块还与电控模块、加水模块相连接，所述人机界面与电控模块相连接，能够采集、处理测试台的监测信号，为电器元件提供控制测试程序，并开放用户编程权限。
[0007]所述供氢模块采用甲醇制氢、天然气制氢、电解水制氢的多氢源，内置压力传感器和高压电磁阀，用于对管路中气体进行压力检测和自动调节管路通断。
[0008]还包括为系统中各个模块供电的A⑶C模块，用于将交流电转化为不同电压的直流电，为系统其他模块提供电力。
[0009]所述电堆辅助模块包括阴极回路、阳极回路、冷却回路，所述阴极回路用于实现空气过滤，利用电堆阴极输出的气体对进入电堆的空气进行加湿加热，同时能够检测阴极回路进出口温度和压力；所述阳极回路用来实现阳极气体通断，为系统提供饱和的氢气循环，同时能够检测阳极回路进入电堆的气体温度和压力；所述冷却回路能够实现冷却液的循环，具有温控功能，能使进入回路不同温度的水分别走不同的支路，同时能够检测冷却回路进入电堆的冷却液压力和温度。
[0010]所述加湿模块为供氢模块的气流提供60°C饱和加湿，并能控制加湿回路流量。
[0011]所述加水模块用于自动加注去离子水，根据系统需要配置不同的容量。
[0012]所述A⑶C模块通过控制生产控制系统实现控制输出功率，并与设置的蓄电池(外接)配合，达到不间断供电功能，也能够监测电池电压，为蓄电池做智能充电。
[0013]所述安全系统模块为系统提供安全保护，设置有主动控制装置，在控制器触发时自动切断燃料、供氢及其它安全电磁阀供电。
[0014]所述电堆散热模块采用独立通风设计，为整个系统提供散热。
[0015]所述测试平台外置框架外壳，为整个系统各模块提供固定支撑，使系统具有工作地和保护地。
[0016]本发明有以下效果:
[0017]采用模块化设计，实现自动化控制；
[0018]具有可拓展性，能够采用甲醇制氢、天然气制氢、电解水制氢、纯氢储气罐等多氢源供氢；
[0019]能够根据监测微电网运行状况，根据负载大小，自动调整PCS (process controlsystem生产控制系统)、电堆供氢量、供氢设备产氢量、氢气缓冲缸压力等，使整个燃料电池系统达到动态平衡；
[0020]监测微电网电压，实现负载PCS自动控制；
[0021]监控电堆相关D⑶C(直流转直流开关电源)输出的电流大小，电堆所处环境中的相应2个温度曲线，阳极入口和阴极入口温度，以及阀门、加热器、风扇等运行状态。
【附图说明】
[0022]图1是所述具有可拓展模块的电堆自动化综合测试平台的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]本发明提供的燃料电池测试系统采用系统级部件，能够模拟实际工况，采用甲醇制氢、天然气制氢、电解水制氢、纯氢储气罐等多氢源，是完整的、可扩展性强的燃料电池电堆测试系统，也是国内唯一的应用型燃料电池测试系统，提供普通的燃料电池电堆测试功能，能够研究流量、温度、负载对电堆性能的影响；而且提供与微电网智能供电的控制、与各种氢源协调工作的接口、提供CHP(combined heat and power热电联产技术)热交换的控制和附件。
[0024]通过与甲醇制氢、电解制氢、天然气制氢、氨制氢设备通信，通过氢气缓冲缸，使得供氢系统实时响应负载变化的需求，实现自动控制和平衡。
[0025]通过控制台界面，可以及时获取系统各环节的温度、流量和压力的监控信息，包括系统异常告警提示信息，包括可供配置的参数的输入界面等。
[0026]通过控制PCS实现控制输出功率，与蓄电池(外接)配合，达到不间断供电功能，同时也可以监测电池电压，为蓄电池做智能充电。
[0027]通过负载PCS自动控制，可以研究负载变化与整个系统前端、中端、后端的关系，以及不同系统配置的负载响应特性。
[0028]如图1所示，本发明包含一个为系统提供氢气、氮气的供氢模块，供氢模块采用甲醇制氢、天然气制氢、电解水制氢等多氢源，内置压力传感器和高压电磁阀，可对管路中气体进行压力检测，自动调节管路通断；一个ACDC(交流转直流开关电源)模块，ACDC模块从A 口输入电能，能将交流电转化为不同电压的直流电，为系统中各个模块供电。
[0029]—个电堆辅助模块，电堆辅助模块主要由阴极回路、阳极回路、冷却回路组成，阴极回路用来实现空气过滤，利用电堆阴极输出的气体对进入电堆的空气进行加湿加热，同时能够检测阴极回路进出口温度和压力；阳极回路用来实现阳极气体通断，为系统提供饱和的氢气循环，同时能够检测阳极回路进入电堆的气体温度和压力；冷却回路能够实现冷却液的循环，具有温控功能，能使进入回路不同温度的水分别走不同的支路；同时能够检测冷却回路进入电堆的冷却液压力和温度。
[0030]一个加水模块，能够自动加注去离子水，根据系统需要配置不同的容量；一个安全系统模块，为系统提供安全保护，具有主动控制装置，在控制器触发时自动切断燃料、供氢及其它安全电磁阀供电；一个电堆散热模块，采用独立通风设计，为整个系统提供散热；一个加湿模块，为供氢模块的气流提供60°C饱和加湿，并能控制加湿回路流量。
[0031]—个电控模块，能够采集、处理测试台的监测信号，为电器元件提供控制测试程序，并开放用户编程权限；一个负载模块，作为系统的电子负载，能对系统进行定电流测试、定电压测试、定功率测试，研究氢气流量、温度、压力对电堆性能的影响；一个人机界面，用于操作检测台工作；一个框架外壳，为整个系统各模块提供固定支撑，具有工作地和保护地。
[0032]图中，有箭头的连接关系为气、水路连接，直线的连接为电气连接。
[0033]设备使用方法:
[0034]将加湿模块与甲醇制氢、天然气制氢、电解水制氢、纯氢储气罐等氢源中的一种进行连接，同时将电堆的输出部分与电子负载相连，接通系统电源，使系统开机，按实验需求设置系统参数；
[0035]手动测试:
[0036]1)在电堆测试台的显示屏上点击“磨合测试”按钮，执行磨合测试；
[0037]2)在电堆测试台的显示屏上点击“催化剂还原测试”按钮，执行电堆催化剂还原测试；
[0038]3)在电堆测试台的显示屏上点击“极化曲线测试”按钮，执行极化曲线测试；
[0039]4)在电堆测试台的显示屏上点击“温度灵敏度测试”按钮，执行温度灵敏度测试；
[0040]5)在电堆测试台的显示