固体氧化物燃料电池的输出功率调节方法_2

文档序号:9632838阅读:来源:国知局
输出功率高于负载所需实际功率时,输出功率采样器与负载所需实际功率比较产生一个正偏离值,该数值送MCU控制单元,经分析转换为偏离控制增量,计算调减燃料供给变量,依照比例Β1、比例Β2及比例Β3的比例关系,系统自动将各控制变量输入相应程序缓冲区输出驱动,以改变各原料供给量;
燃料流量采样器采集贮气室的燃料供给量,第一比较器将燃气流量采样器采集贮气室的燃气供给量与MCU控制单元输出的标称流量进行比较,如燃气供给量低于标称流量,调整第一电磁阀的输出量以调节原料供给,记录欠功率运行时间,当欠功率运行时间达到设定值时,MCU控制单元输出报警信号,报警器发出报警信号;
步骤四
当温度传感器感应到重整室内的温度低于650°C时,第三比较器将温度传感器感应到重整室内的温度与MCU控制单元输出的重整信号进行比较,此时MCU控制单元依次通过数模转换器及驱动模块将比较信号输入到流量控制阀,以对第一电磁阀及第二电磁阀的输出调增变量,增加贮气室和燃烧室的空气,记录低温运行时间,当欠低温运行时间达到设定值,MCU控制单元输出报警信号,报警器发出报警信号;当温度传感器感应到重整室的温度高于950°C时,流量控制阀对第一电磁阀及第二电磁阀的输出调减变量。
[0009]所述燃气可为甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷C3HS、正丁烷(?。等碳氢化合物。
[0010]本发明与现有技术相比,具有如下优点:
1、其能依据负载变化调节燃料供给达到调节电池输出功率的目的,有效节约燃料,减少废气排放;
2、根据负载需求调节电池发电量,有助于减少不必要燃料使用量,延长燃料有效使用周期,提高燃料利用,降低运行成本;
3、依据温度变化调节燃料供给达到合理的工作状,调节燃料、空气及水蒸气量,满足SOFC工作条件,SOFC电池有效利用率得到提高。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的控制框图;
图2是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
[0013]在本发明的描述中,术语“第一”及“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0014]实施例一
如图1及图2所示,其是一种固体氧化物燃料电池的输出功率调节方法,包括固体氧化物燃料电池及控制单元,所述固体氧化物燃料电池包括燃烧处理腔、燃气通道12及S0FC电堆15,其中所述燃烧处理腔包括贮气室13、燃料室8及重整室10,所述贮气室13、燃料室8及重整室10依次串联联通,在贮气室13与燃料室8之间设有第一透气隔板14,在燃料室8与重整室10之间设有第二透气隔板9,所述燃气通道12的入气口与重整室10的出气口联通,燃气通道12的出气口与S0FC电堆15的入气口联通;在本实施例中,燃气为甲烷叫,燃烧室8与重整室10的燃气设定的比例B1为1/3 ;在燃烧室8中的空气与燃气的设定的比例B2为2.8 ;在重整室10中水蒸气与燃气的设定的比例B3为2.5 ;所使用的甲烷CH4可以用乙烷C2H6、丙烷C3HS、正丁烷C4Hi。等碳氢化合物代替;
所述控制单元包括第一至第三比较器、MCU控制单元、输入键盘、报警器、智能手机APP、时钟发生器、LED显不器、开关信号、数模转换器、驱动模块、输出功率米样器、负载运行变量采样器、燃气流量采样器、温度传感器及流量控制阀;其中所述温度传感器11安装在重整室10内,温度传感器11感应重整室内的温度;所述流量控制阀包括第一至第四电磁阀,所述第一电磁阀2安装在贮气室13的燃气进气管上,所述第二电磁阀4安装在燃烧室8的空气进气管上,所述第三电磁阀6安装在重整室的燃气进气管上,所述第四电磁阀7安装在重整室10的蒸气进气管上;S0FC电堆15运行参数信息通过MCU控制单元串行接口实时发送到智能手机APP及LED显示器显示;
其输出功率调节方法的步骤如下:
步骤一
通过输入键盘将各个初始数据录入MCU控制单元,同时开启第一电磁阀2及第三电磁阀6,MCU控制单元分别对第一电磁阀2及第三电磁阀6的输出流量控制信息进行控制,通过控制第一电磁阀2及第三电磁阀6使燃烧室8与重整室10的燃料比例达到B1 ;如1单位体积流量的甲烷通过第一流量控制阀2分配到0.25单位体积的燃料进入燃料室8,1单位体积流量的甲烷CH4通过第三流量控制阀6分配到0.75单位体积的燃料进入重整室;在开启第一流量控制阀2的同时开启第二流量控制阀4,第二流量控制阀4的开启通量是第一流量控制阀2的2.8倍,这样使燃烧室8中空气与燃气的比例为2.8倍,燃烧室8开始对重整室加热,同时燃烧室产生的二氧化碳C02、一氧化碳C0、氢气&渗透进入重整室10 ; 步骤二
当重整室10温度升至650 °C时,第三比较器将温度传感器11感应到重整室10内的温度与MCU控制单元输出的重整信号进行比较,此时MCU控制单元向开关信号输出重整信号,重整室工作启动,第四流量控制阀7开启,使重整室10中的水蒸气与燃气的设定的比例B3为2.5,在重整室10内将燃烧室8流入的二氧化碳C02、一氧化碳CO、氢气H22更多的转化为一氧化碳CO及氢气H2,重整室10内的一氧化碳CO和氢气H2通过燃气通道12向SOFC电堆15提供发电所需的一氧化碳CO和氢气H2,电堆发电产生输出的电功率输送给电负载;
步骤三
所述输出功率采样器采样SOFC电堆15的输出功率,所述负载运行变量采样器采样负载所需功率,所述输出功率采样器采样SOFC电堆的输出功率,所述第二比较器分别接收到输出功率采样器采样SOFC电堆的输出功率及负载运行变量采样器采样负载所需功率,经第二比较器比较的结果输送至MCU控制单元,MCU控制单元将差异结果转换成为控制参数通过数模转换器及驱动模块至流量控制阀,流量控制阀分别调整第一至第四电磁阀的输出量,以达到调整电堆输出功率为负载实际所需;
1、输出功率低于负载所需实际功率(或标称值)
输出功率采样器与负载运行变量采样器感应到的负载所需实际功率经
第二比较器比较产生一个负偏离值,该数值送至MCU控制单元,经分析转换为偏离控制增量,依照比例B1、比例B2及比例B3的比例关系,计算调增燃料供给变量,MCU控制单元将所计算的燃料供给变量依次通过数模转换器及驱动模块后输入至流量控制阀,以改变重整室10的燃气供给量及水蒸气供给量、燃烧室8的空气供给量及贮气室13的燃气进气量;
燃料流量采样器采集贮气室13的燃料供给量,第一比较器将燃气流量采样器采集贮气室13的燃气供给量与MCU控制单元输出的标称流量进行比较,如燃气供给量低于标称流量,调整第一电磁阀2的输出量以调节燃气供给,记录欠功率运行时间,当欠功率运行时间达到设定值时,MCU控制单元输出报警信号,报警器发出报警信号;
2、输出功率高于负载所需实际功率(或标称值)
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