CN217522627U - 采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组、蓄电池组、氢燃料电池堆和直流母线，超级电容器组连接于直流母线，蓄电池组连接于直流母线，氢燃料电池堆也连接于直流母线，直流母线上还连接有充电单元、直流负荷供电出线和控制单元，控制单元与超级电容器组电性连接，控制单元与蓄电池组电性连接，控制单元与氢燃料电池堆电性连接，控制单元与充电单元电性连接，控制单元与直流负荷供电出线电性连接。本实用新型可以自由组合，灵活扩展，在运行时，按照不同的运行时间电分时段投入运行，具有低成本、高性能、长寿命、低损耗、节能环保、减少占地、方案灵活多样、技术经济合理的优点。

Description

采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置

技术领域

本实用新型涉及采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，属于备用直流电源技术领域。

背景技术

在具有持续运行要求的重要基础设施，需要安装高可靠性的直流备用电源装置，保证在最极端的事故情况下，仍然能够保证持续一段时间的持续供电能力。适用于通讯基站，数据中心，发电站，变电站，医院，机场等重要工业或民用设施。

现有的直流备用电源装置，都是采用蓄电池组作为储能单元，并围绕蓄电池的充放电特性，配置充电电源，开关单元和控制单元。随着新型储能技术的发展，以及越来越严格的环保要求，直流备用电源装置的技术也随之有了新的发展。从储能单元的发展，应用了包括电容器储能，飞轮储能的新型储能技术，并引入了氢能源发电等洁净发电的供能型式。技术选择的多样性，增加了控制保护的复杂性，并增加了配置选择的困难。

以上技术中存在以下缺点：

采用蓄电池作为储能单元的直流备用电源装置，技术成熟，简单可靠，建设成本低。主要缺点是蓄电池能量密度小，功率密度小，对环境有污染，为了满足作为备用电源放电时的功率要求和持续时间要求，需要选择蓄电池的数量多，占地面积大；

同时蓄电池充放电循环次数小，内部损耗电阻较大，为了保证可靠，通常处于持续的浮充电状态，造成不必要的持续能量损耗，使用寿命短，在低温时性能减弱，即使不投入运行也要定期更换，增大了长时间运行的成本，增加了检修维护工作量。同时蓄电池存在充放电循环次数增多后，容量虚高，存在真实放电能力不足的风险，不能满足安全可靠供电时间的要求，造成更大的损失。

使用超级电容作为储能单元的直流备用电源装置，功率密度大，反复充放电次数多。所以，安装体积小，瞬时放电功率高，内阻小，持续带电运行损耗低，工作寿命长，使用材料对环境影响小，运行简单，便于维护。但是持续放电时间短，而且放电电压随着放电的过程快速降低，不能长时间作为备用电源使用。

使用清洁能源氢燃料电池替的直流备用电源装置，功率密度高，能量密度高，供电输出功率大，持续供电时间长，备用状态没有能量损耗，是环境友好的绿色能源。但是从启动到达满容量的时间较长，通常需要10秒，不能充分满足快速备用的要求。同时，采用氢燃料电池还有现阶段比较高造价的制约因素，限制了广泛应用。

在环境保护、技术可靠、节省占地、使用方便等方面上，只能均衡选择其中之一，只能满足其中一部分的要求。

在采用多种上述备用电源技术组合的方案中，控制方法比较复杂，没有从减小设备容量，优化各种技术之间配合的角度考虑问题。这样会使得蓄电池组容量和其他储能或者发电装置的容量重复配置，造成设备选择的冗余和浪费，额外增加成本。

所以，亟需寻求一种优选方案来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，本实用新型可以自由组合，灵活扩展，采用模块化配置功能单元和可扩充的容量单元，在运行时，按照不同的运行时间电分时段投入运行，具有低成本、高性能、长寿命、低损耗、节能环保、减少占地、方案灵活多样、技术经济合理的优点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组、蓄电池组、氢燃料电池堆和直流母线，所述超级电容器组连接于直流母线，所述蓄电池组连接于直流母线，所述氢燃料电池堆也连接于直流母线，所述直流母线上还连接有充电单元、直流负荷供电出线和控制单元，所述控制单元与超级电容器组电性连接，控制单元与蓄电池组电性连接，控制单元与氢燃料电池堆电性连接，控制单元与充电单元电性连接，控制单元与直流负荷供电出线电性连接；可以自由组合，灵活扩展，在运行时，按照不同的运行时间电分时段投入运行，具有低成本、高性能、长寿命、低损耗、节能环保、减少占地、方案灵活多样、技术经济合理的优点。

前述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，所述直流母线包括直流母线正极和直流母线负极，直流母线正极与超级电容器组之间设置有电容回路断路器，直流母线负极与超级电容器组之间通过线路连接，控制单元与电容回路断路器电性连接；按照不同的运行时间电分时段投入运行，利用控制单元对电容回路断路器进行控制。

前述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，所述直流母线正极与蓄电池组之间设置有蓄电池回路断路器，直流母线负极与蓄电池组之间通过线路连接，控制单元与蓄电池回路断路器电性连接；按照不同的运行时间电分时段投入运行，利用控制单元对蓄电池回路断路器进行控制。

前述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，所述直流母线正极与氢燃料电池堆之间设置有氢燃料电池回路断路器，直流母线负极与氢燃料电池堆之间通过线路连接，控制单元与氢燃料电池回路断路器电性连接；按照不同的运行时间电分时段投入运行，利用控制单元对氢燃料电池回路断路器进行控制。

前述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，所述氢燃料电池堆上管道连接有氢气储罐，氢气储罐与氢燃料电池堆之间的管段上设置有氢气阀门，控制单元与氢气阀门电性连接；当需要氢燃料电池堆投入使用，利用控制单元对氢气阀门进行控制来实现对氢燃料电池堆的供能。

前述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，还包括盘柜支架，所述超级电容器组、蓄电池组、氢燃料电池堆和直流母线均置于盘柜支架上；盘柜支架的顶部安装直流母线正极和直流母线负极，分别连接到分层安装在支架上的超级电容器组、蓄电池组和氢燃料电池堆，充电单元和直流负荷供电出线通过电缆或者盘柜顶部直流母线的扩展连接实现，超级电容器组、蓄电池组和氢燃料电池堆都是成组配置成模块，可以安装在标准的支架上；将装置安装在盘柜支架形成模块化的直流备用电源装置，能在运行时，按照不同的运行时间电分时段投入运行，具有低成本、高性能、长寿命、低损耗、节能环保、减少占地、方案灵活多样、技术经济合理的优点，模块化的直流备用电源装置的数量可以根据不同的运行要求选择，扩展灵活。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：

1、本实用新型采用模块化配置功能单元和可扩充的容量单元，在运行时，按照不同的运行时间电分时段投入运行，具有低成本、高性能、长寿命、低损耗、节能环保、减少占地、方案灵活多样、技术经济合理的优点；

2、本实用新型将装置安装在盘柜支架形成模块化的直流备用电源装置，模块化的直流备用电源装置的数量可以根据不同的运行要求选择，扩展灵活，扩大了使用场景；超级电容器组、蓄电池组和氢燃料电池堆都通过相应的回路断路器连接在直流母线的正极和负极，按照控制的原理，顺序投入及切除；当***正常时，充电单元给直流母线供电，当***发生事故失去直流电源时，直流母线向***反向持续供电；

3、本实用新型采用超级电容实现快速响应，燃料电池在一定时延后满容量投入后备，蓄电池只作为稳定备用手段后备投入，这样既能够保证安全运行，还可以减少蓄电池的备用容量；

4、本实用新型具有小容量的蓄电池，配套小容量的充电装置，以及大容量的氢燃料电池堆，配套大容量的氢气储罐，同时连接到直流母线，作为直流备用电源；

5、本实用新型具有模块化配置储能单元，模块化配置储能单元容量，实现灵活配置，简便操作控制；

6、本实用新型使用范围广，可以使用于是小电流长时间稳恒放电的模式，可以是短时间大电流放电的模式，在具有持续氢气供应的情况下还可以运行在连续发电的模式；

7、本实用新型使用超级电容的长寿命短时大放电的特点，加上蓄电池高可靠低成本的优点，加上氢能启动慢环保长续航的特点，综合实现模块化，节能环保，可靠，控制简单节省占地的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中超级电容器组、蓄电池组和氢燃料电池堆模块化组合的结构示意图；

图3是本实用新型中控制单元分别与超级电容器组、蓄电池组、氢燃料电池堆、充电单元、直流负荷供电出线、电容回路断路器、蓄电池回路断路器、氢燃料电池回路断路器、氢气阀门的控制关系示意图；

图4是本实用新型的工作模式流程示意图。

附图标记：1-超级电容器组，2-蓄电池组，3-氢燃料电池堆，4-直流母线，5-充电单元，6-直流负荷供电出线，7-控制单元，8-直流母线正极，9-直流母线负极，10-电容回路断路器，11-蓄电池回路断路器，12-氢燃料电池回路断路器，13-氢气储罐，14-氢气阀门，15-盘柜支架。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

本实用新型的实施例1：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4，所述超级电容器组1连接于直流母线4，所述蓄电池组2连接于直流母线4，所述氢燃料电池堆3也连接于直流母线4，所述直流母线4上还连接有充电单元5、直流负荷供电出线6和控制单元7，所述控制单元7与超级电容器组1电性连接，控制单元7与蓄电池组2电性连接，控制单元7与氢燃料电池堆3电性连接，控制单元7与充电单元5电性连接，控制单元7与直流负荷供电出线6电性连接。

本实用新型的实施例2：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4，所述超级电容器组1连接于直流母线4，所述蓄电池组2连接于直流母线4，所述氢燃料电池堆3也连接于直流母线4，所述直流母线4上还连接有充电单元5、直流负荷供电出线6和控制单元7，所述控制单元7与超级电容器组1电性连接，控制单元7与蓄电池组2电性连接，控制单元7与氢燃料电池堆3电性连接，控制单元7与充电单元5电性连接，控制单元7与直流负荷供电出线6电性连接；所述直流母线4包括直流母线正极8和直流母线负极9，直流母线正极8与超级电容器组1之间设置有电容回路断路器10，直流母线负极9与超级电容器组1之间通过线路连接，控制单元7与电容回路断路器10电性连接。

本实用新型的实施例3：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4，所述超级电容器组1连接于直流母线4，所述蓄电池组2连接于直流母线4，所述氢燃料电池堆3也连接于直流母线4，所述直流母线4上还连接有充电单元5、直流负荷供电出线6和控制单元7，所述控制单元7与超级电容器组1电性连接，控制单元7与蓄电池组2电性连接，控制单元7与氢燃料电池堆3电性连接，控制单元7与充电单元5电性连接，控制单元7与直流负荷供电出线6电性连接；所述直流母线4包括直流母线正极8和直流母线负极9，直流母线正极8与超级电容器组1之间设置有电容回路断路器10，直流母线负极9与超级电容器组1之间通过线路连接，控制单元7与电容回路断路器10电性连接；所述直流母线正极8与蓄电池组2之间设置有蓄电池回路断路器11，直流母线负极9与蓄电池组2之间通过线路连接，控制单元7与蓄电池回路断路器11电性连接。

本实用新型的实施例4：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4，所述超级电容器组1连接于直流母线4，所述蓄电池组2连接于直流母线4，所述氢燃料电池堆3也连接于直流母线4，所述直流母线4上还连接有充电单元5、直流负荷供电出线6和控制单元7，所述控制单元7与超级电容器组1电性连接，控制单元7与蓄电池组2电性连接，控制单元7与氢燃料电池堆3电性连接，控制单元7与充电单元5电性连接，控制单元7与直流负荷供电出线6电性连接；所述直流母线4包括直流母线正极8和直流母线负极9，直流母线正极8与超级电容器组1之间设置有电容回路断路器10，直流母线负极9与超级电容器组1之间通过线路连接，控制单元7与电容回路断路器10电性连接；所述直流母线正极8与蓄电池组2之间设置有蓄电池回路断路器11，直流母线负极9与蓄电池组2之间通过线路连接，控制单元7与蓄电池回路断路器11电性连接；所述直流母线正极8与氢燃料电池堆3之间设置有氢燃料电池回路断路器12，直流母线负极9与氢燃料电池堆3之间通过线路连接，控制单元7与氢燃料电池回路断路器12电性连接。

本实用新型的实施例5：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4，所述超级电容器组1连接于直流母线4，所述蓄电池组2连接于直流母线4，所述氢燃料电池堆3也连接于直流母线4，所述直流母线4上还连接有充电单元5、直流负荷供电出线6和控制单元7，所述控制单元7与超级电容器组1电性连接，控制单元7与蓄电池组2电性连接，控制单元7与氢燃料电池堆3电性连接，控制单元7与充电单元5电性连接，控制单元7与直流负荷供电出线6电性连接；所述直流母线4包括直流母线正极8和直流母线负极9，直流母线正极8与超级电容器组1之间设置有电容回路断路器10，直流母线负极9与超级电容器组1之间通过线路连接，控制单元7与电容回路断路器10电性连接；所述直流母线正极8与蓄电池组2之间设置有蓄电池回路断路器11，直流母线负极9与蓄电池组2之间通过线路连接，控制单元7与蓄电池回路断路器11电性连接；所述直流母线正极8与氢燃料电池堆3之间设置有氢燃料电池回路断路器12，直流母线负极9与氢燃料电池堆3之间通过线路连接，控制单元7与氢燃料电池回路断路器12电性连接；所述氢燃料电池堆3上管道连接有氢气储罐13，氢气储罐13与氢燃料电池堆3之间的管段上设置有氢气阀门14，控制单元7与氢气阀门14电性连接。

本实用新型的实施例6：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4，所述超级电容器组1连接于直流母线4，所述蓄电池组2连接于直流母线4，所述氢燃料电池堆3也连接于直流母线4，所述直流母线4上还连接有充电单元5、直流负荷供电出线6和控制单元7，所述控制单元7与超级电容器组1电性连接，控制单元7与蓄电池组2电性连接，控制单元7与氢燃料电池堆3电性连接，控制单元7与充电单元5电性连接，控制单元7与直流负荷供电出线6电性连接；所述直流母线4包括直流母线正极8和直流母线负极9，直流母线正极8与超级电容器组1之间设置有电容回路断路器10，直流母线负极9与超级电容器组1之间通过线路连接，控制单元7与电容回路断路器10电性连接；所述直流母线正极8与蓄电池组2之间设置有蓄电池回路断路器11，直流母线负极9与蓄电池组2之间通过线路连接，控制单元7与蓄电池回路断路器11电性连接；所述直流母线正极8与氢燃料电池堆3之间设置有氢燃料电池回路断路器12，直流母线负极9与氢燃料电池堆3之间通过线路连接，控制单元7与氢燃料电池回路断路器12电性连接；所述氢燃料电池堆3上管道连接有氢气储罐13，氢气储罐13与氢燃料电池堆3之间的管段上设置有氢气阀门14，控制单元7与氢气阀门14电性连接；还包括盘柜支架15，所述超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4均置于盘柜支架15上。

本实用新型的实施例7：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4，所述超级电容器组1连接于直流母线4，所述蓄电池组2连接于直流母线4，所述氢燃料电池堆3也连接于直流母线4，所述直流母线4上还连接有充电单元5、直流负荷供电出线6和控制单元7，所述控制单元7与超级电容器组1电性连接，控制单元7与蓄电池组2电性连接，控制单元7与氢燃料电池堆3电性连接，控制单元7与充电单元5电性连接，控制单元7与直流负荷供电出线6电性连接；所述直流母线4包括直流母线正极8和直流母线负极9，直流母线正极8与超级电容器组1之间设置有电容回路断路器10，直流母线负极9与超级电容器组1之间通过线路连接，控制单元7与电容回路断路器10电性连接；所述直流母线正极8与蓄电池组2之间设置有蓄电池回路断路器11，直流母线负极9与蓄电池组2之间通过线路连接，控制单元7与蓄电池回路断路器11电性连接；所述直流母线正极8与氢燃料电池堆3之间设置有氢燃料电池回路断路器12，直流母线负极9与氢燃料电池堆3之间通过线路连接，控制单元7与氢燃料电池回路断路器12电性连接；所述氢燃料电池堆3上管道连接有氢气储罐13，氢气储罐13与氢燃料电池堆3之间的管段上设置有氢气阀门14，控制单元7与氢气阀门14电性连接；还包括盘柜支架15，所述超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4均置于盘柜支架15上；盘柜支架15的顶部安装直流母线正极8和直流母线负极9，分别连接到分层安装在支架上的超级电容器组1、蓄电池组2和氢燃料电池堆3，充电单元5和直流负荷供电出线6通过电缆或者盘柜顶部直流母线的扩展连接实现，控制单元7为直流充电器，超级电容器组1、蓄电池组2和氢燃料电池堆3都是成组配置成模块，可以安装在标准的支架上；将装置安装在盘柜支架15形成模块化的直流备用电源装置，能在运行时，按照不同的运行时间电分时段投入运行，具有低成本、高性能、长寿命、低损耗、节能环保、减少占地、方案灵活多样、技术经济合理的优点，模块化的直流备用电源装置的数量可以根据不同的运行要求选择，扩展灵活。

本实用新型的实施例8：采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4，其中，超级电容器组1为150V，6F超级电容模组，150V，6F超级电容模组由60组350F，2.7V单体经串联组成，蓄电池组2采用10组12V5AH蓄电池串联，形成110V，5VA直流蓄电池组，氢燃料电池堆3为110V，110kV燃料电池模块，所述超级电容器组1连接于直流母线4，所述蓄电池组2连接于直流母线4，所述氢燃料电池堆3也连接于直流母线4，所述直流母线4上还连接有充电单元5、直流负荷供电出线6和控制单元7，所述控制单元7与超级电容器组1电性连接，控制单元7与蓄电池组2电性连接，控制单元7与氢燃料电池堆3电性连接，控制单元7与充电单元5电性连接，控制单元7与直流负荷供电出线6电性连接；所述直流母线4包括直流母线正极8和直流母线负极9，直流母线正极8与超级电容器组1之间设置有电容回路断路器10，直流母线负极9与超级电容器组1之间通过线路连接，控制单元7与电容回路断路器10电性连接；所述直流母线正极8与蓄电池组2之间设置有蓄电池回路断路器11，直流母线负极9与蓄电池组2之间通过线路连接，控制单元7与蓄电池回路断路器11电性连接；所述直流母线正极8与氢燃料电池堆3之间设置有氢燃料电池回路断路器12，直流母线负极9与氢燃料电池堆3之间通过线路连接，控制单元7与氢燃料电池回路断路器12电性连接；所述氢燃料电池堆3上管道连接有氢气储罐13，氢气储罐13与氢燃料电池堆3之间的管段上设置有氢气阀门14，控制单元7与氢气阀门14电性连接；还包括盘柜支架15，所述超级电容器组1、蓄电池组2、氢燃料电池堆3和直流母线4均置于盘柜支架15上；盘柜支架15的顶部安装直流母线正极8和直流母线负极9，分别连接到分层安装在支架上的超级电容器组1、蓄电池组2和氢燃料电池堆3，充电单元5和直流负荷供电出线6通过电缆或者盘柜顶部直流母线的扩展连接实现，控制单元7为直流充电器，超级电容器组1、蓄电池组2和氢燃料电池堆3都是成组配置成模块，可以安装在标准的支架上；将装置安装在盘柜支架15形成模块化的直流备用电源装置，能在运行时，按照不同的运行时间电分时段投入运行，具有低成本、高性能、长寿命、低损耗、节能环保、减少占地、方案灵活多样、技术经济合理的优点，模块化的直流备用电源装置的数量可以根据不同的运行要求选择，扩展灵活。

本实用新型的一种实施例的工作原理：

本实用新型工作时：

正常运行状态：电容回路断路器10——闭合；蓄电池组2和蓄电池回路断路器11，进入循环充电状态；状态1:蓄电池回路断路器11——闭合，蓄电池组2充电；状态2:蓄电池组2充满，蓄电池回路断路器11——断开；氢燃料电池回路断路器12——断开；氢气阀门14——关阀；

***故障，失去直流供电电源，事故发生的起始时间t＝0：

电容回路断路器10——闭合；蓄电池回路断路器11——断开；氢燃料电池回路断路器12——断开；氢气阀门14——关阀；

检测到直流母线电压下降，或者接收到***发出的启动直流备用电源的控制指令，起始时间t＝t₁：

电容回路断路器10——保持闭合；蓄电池回路断路器11——发出闭合控制指令并闭合；氢燃料电池回路断路器12——发出闭合控制指令并闭合；氢气阀门14——发出电动控制阀开阀指令；氢燃料电池堆3——开始运行，输出供电功率，其中，超级电容器组1持续投入时间t＝t₁,通过直流母线电压降落侦测故障和蓄电池回路断路器11合闸时间的总和时间选择，t₁通常不超过1秒；

氢燃料电池堆3逐步提升输出功率，达到满功率运行状态，起始时间t＝t₂：

电容回路断路器10——发出断开指令并断开；蓄电池回路断路器11一一发出断开指令并断开；氢燃料电池回路断路器12——保持闭合；氢气阀门14——保持闭合；氢燃料电池堆3——输出功率达到满负荷，其中，蓄电池组持续投入时间t＝t₂,根据氢燃料电池堆3启动到满容量的时间选择，通常不超过30秒；

事故状态下，直流备用电源稳定运行，通过氢燃料电池堆3持续发电，起始时间t＝t₃：

电容回路断路器10——保持断开；蓄电池回路断路器11——保持断开；氢燃料电池回路断路器12——保持闭合；氢气阀门14——保持开阀；氢燃料电池堆3——持续输出功率，保持满功率运行，其中，氢燃料电池堆3持续供电时间t＝t₃,根据氢气储罐13的容量和氢气消耗量选择，时间可以超过120分钟；

***故障消除，直流母线恢复供电，直流母线电压达到额定值，起始时间t＝t₄：

电容回路断路器10——发出闭合控制指令并闭合；蓄电池回路断路器11——发出闭合指令并闭合；氢燃料电池回路断路器12——保持闭合；氢气阀门14——发出关阀指令并逐步关阀；氢燃料电池堆3——逐步减少输出功率到零功率，其中，事故消除，运行恢复时间t＝t₄,根据断路器合闸断开的切换时间和氢燃料电池堆3逐步停止的时间综合计算，通常t₄≥t₃+60秒；

超级电容器组1长期连接在备用电源目线上，作为事故时第一时间段t₁,的备用电源，随后投入蓄电池组2，作为第二时间段t₂的备用电源，最后投入氢燃料电池堆3持续发电，作为第三时间段t₃的备用电源，保证安全可靠高效的直流备用电源供电；

超级电容器组1、蓄电池组2和氢燃料电池堆3都通过相应的回路断路器连接在直流母线的正极和负极，按照控制的原理，顺序投入及切除；当***正常时，直流充电器给直流母线供电，当***发生事故失去直流电源时，直流母线向***反向持续供电。

Claims (6)

1.采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，包括超级电容器组(1)、蓄电池组(2)、氢燃料电池堆(3)和直流母线(4)，其特征在于，所述超级电容器组(1)连接于直流母线(4)，所述蓄电池组(2)连接于直流母线(4)，所述氢燃料电池堆(3)也连接于直流母线(4)，所述直流母线(4)上还连接有充电单元(5)、直流负荷供电出线(6)和控制单元(7)，所述控制单元(7)与超级电容器组(1)电性连接，控制单元(7)与蓄电池组(2)电性连接，控制单元(7)与氢燃料电池堆(3)电性连接，控制单元(7)与充电单元(5)电性连接，控制单元(7)与直流负荷供电出线(6)电性连接。

2.根据权利要求1所述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，其特征在于，所述直流母线(4)包括直流母线正极(8)和直流母线负极(9)，直流母线正极(8)与超级电容器组(1)之间设置有电容回路断路器(10)，直流母线负极(9)与超级电容器组(1)之间通过线路连接，控制单元(7)与电容回路断路器(10)电性连接。

3.根据权利要求2所述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，其特征在于，所述直流母线正极(8)与蓄电池组(2)之间设置有蓄电池回路断路器(11)，直流母线负极(9)与蓄电池组(2)之间通过线路连接，控制单元(7)与蓄电池回路断路器(11)电性连接。

4.根据权利要求2所述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，其特征在于，所述直流母线正极(8)与氢燃料电池堆(3)之间设置有氢燃料电池回路断路器(12)，直流母线负极(9)与氢燃料电池堆(3)之间通过线路连接，控制单元(7)与氢燃料电池回路断路器(12)电性连接。

5.根据权利要求1所述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，其特征在于，所述氢燃料电池堆(3)上管道连接有氢气储罐(13)，氢气储罐(13)与氢燃料电池堆(3)之间的管段上设置有氢气阀门(14)，控制单元(7)与氢气阀门(14)电性连接。

6.根据权利要求1所述的采用超级电容、燃料和蓄电池的模块化直流备用电源装置，其特征在于，还包括盘柜支架(15)，所述超级电容器组(1)、蓄电池组(2)、氢燃料电池堆(3)和直流母线(4)均置于盘柜支架(15)上。

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