本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种实现燃料电池阵列最优效率区间的控制系统。
背景技术：
多堆燃料电池串并联组成燃料电池阵列发电系统，既可增加燃料电池电压和功率等级，又能灵活地分配燃料电池输出电能，使燃料电池处于最佳工作状态。当燃料电池阵列中某个燃料电池工作性能下降，依据情况改变燃料电池工作状态或者切除该燃料电池，系统仍能正常工作。另外对工作性能有所下降的燃料电池采取相应的控制策略，也有利于提高燃料电池的使用寿命，降低系统成本，提高系统稳定性。对燃料电池阵列控制方法的研究，有利于促进燃料电池在交通运输、微电网等领域的使用。
现有对燃料电池阵列的控制系统大多停留于通过控制器调节列阵的最大功率点跟踪或者最大效率点跟踪；但这种系统工作效率，没有顾及燃料电池使用寿命，也没有考虑到因燃料电池工作性能下降引起的系统安全问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种实现燃料电池阵列最优效率区间的控制系统，对燃料电池阵列中每个单元进行控制，使燃料电池列阵中每个单元均处于最佳工作状态，有效降低燃料电池启停机频率，提高燃料电池使用寿命，提高系统工作效率，降低成本，提高稳定性和安全性。
为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种实现燃料电池阵列最优效率区间的控制系统，包括燃料电池阵列系统、发电控制系统和负载；所述燃料电池阵列系统的电源输出端连接至负载的电源输入端，所述发电控制系统分别连接至燃料电池阵列系统以及负载上；
所述燃料电池阵列系统包括多个相互串联的燃料电池阵列，所述燃料电池列阵包括多个燃料电池和与燃料电池级联的变换器，每个变换器相互并联；
所述发电控制系统包括燃料电池阵列发电控制电路和采集调理电路，所述采集调理电路分别连接至每个燃料电池、每个变换器和负载，所述采集调理电路还连接至燃料电池阵列发电控制电路；所述燃料电池阵列发电控制电路连接至每个变换器。
发电控制系统通过处理采集调理电路反馈的电压和电流信号，分析燃料电池工作性能；当阵列中某一个单元工作性能有所下降，可改变其工作状态或者切除该燃料电池，缺额部分由其余单元补充，有效提高系统稳定性。
进一步的是，所述燃料电池阵列发电控制电路包括FPGA控制器、AD转换电路和PWM控制电路，所述FPGA控制器分别连接AD转换电路和PWM控制电路，所述AD转换电路连接采集调理电路，所述PWM控制电路连接至每个变换器。
本实用新型采集的电压和电流信号较多，利用FPGA控制器外设接口数量多且可任意配置的优点；在大电压和电流经采集调理电路调理过后，由AD转换电路采集到FPGA控制器中，利用其计算速度快的优点，数据经控制算法处理后PWM控制电路开始工作，控制变换器，实现控制燃料电池发电的目的。
进一步的是，所述燃料电池阵列发电系统包括两个燃料电池阵列，每个燃料电池阵列中包括四个燃料电池，每个燃料电池上都设置有各自的变换器。
进一步的是，所述变换器为交错并联拓扑结构的直直Boost变换器；调压效果好，可控性能高。
采用本技术方案的有益效果：
对燃料电池阵列中每个单元进行控制，实时监测每个燃料电池输出的电压、电流等情况，依据所测信号分析燃料电池工作性能，在满足功率需求的前提下，控制燃料电池阵列中每个单元处于最佳工作状态，有效降低燃料电池启停机频率，提高燃料电池使用寿命；
在降低燃料电池启停机频率的前提下，控制每个燃料电池尽可能地工作在“高效率区间”，有效提高工作效率，效延长燃料电池使用寿命，降低系统成本，提高稳定性和安全性。
附图说明
图1为本实用新型的一种实现燃料电池阵列最优效率区间的控制系统的结构示意图；
其中，100是燃料电池阵列系统，200是发电控制系统，300是负载；001是燃料电池阵列，002是燃料电池阵列，003是采集调理电路，004是发电控制单元。
具体实施方式
为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
在本实施例中，参见图1所示，一种实现燃料电池阵列最优效率区间的控制系统，包括燃料电池阵列系统100、发电控制系统200和负载300；所述燃料电池阵列系统100的电源输出端连接至负载300的电源输入端，所述发电控制系统200分别连接至燃料电池阵列系统100以及负载300上；
所述燃料电池阵列系统100包括多个相互串联的燃料电池阵列001，所述燃料电池列阵001包括多个燃料电池和与燃料电池级联的变换器，每个变换器相互并联；
所述发电控制系统200包括燃料电池阵列发电控制电路004和采集调理电路003，所述采集调理电路003分别连接至每个燃料电池、每个变换器和负载300，所述采集调理电路003还连接至燃料电池阵列发电控制电路004；所述燃料电池阵列发电控制电路004连接至每个变换器。
发电控制系统200通过处理采集调理电路003反馈的电压和电流信号，分析燃料电池工作性能；当阵列中某一个单元工作性能有所下降，可改变其工作状态或者切除该燃料电池，缺额部分由其余单元补充，有效提高系统稳定性。
作为上述实施方案的优化方案，所述燃料电池阵列发电控制电路004包括FPGA控制器、AD转换电路和PWM控制电路，所述FPGA控制器分别连接AD转换电路和PWM控制电路，所述AD转换电路连接采集调理电路003，所述PWM控制电路连接至每个变换器。
本实用新型需采集的电压和电流信号较多，利用FPGA控制器外设接口数量多且可任意配置的优点；在大电压和电流经采集调理电路003调理过后，由AD转换电路采集到FPGA控制器中，利用其计算速度快的优点，数据经控制算法处理后PWM控制电路开始工作，控制变换器，实现控制燃料电池发电的目的。
作为上述实施方案的优化方案，所述燃料电池阵列发电系统包括两个燃料电池阵列001和002，每个燃料电池阵列001和002中包括四个燃料电池，每个燃料电池上都设置有各自的变换器。
所述变换器为交错并联拓扑结构的直直Boost变换器。
为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：
由采集调理电路003实时监测每个燃料电池输出的电压、电流等情况；
由燃料电池阵列发电控制电路004依据所测信号分析燃料电池工作性能，通过控制变换器的工况，从而控制燃料电池阵列中每个单元处于最佳工作状态。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。