一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置制造方法及图纸

提供一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，属于电解制氢技术领域，由电感、电容、变压器、逆变器等组成的功率输出电路，控制部分采用DSP+FPGA和DSP+CPLD架构，通过拓扑和控制策略的优越性，减小大功率电力电子设备产生的谐波与功率因数对电网的污染，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高系统效率，以满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。以满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。以满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置


[0001]本技术属于电解制氢
，具体涉及一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置。

技术介绍

[0002]随着国家对绿色环保能源的需要，氢气作为一种清洁能源，目前被广泛关注和采用，其中电解水置换氢气是一种较好的环保制氢方法。目前市场上主要的大功率氢气电解装置采用可控硅拓扑结构，该拓扑结构存在电网侧功率因素低，电流谐波含量较大的情况，单机不能满足电网要求的情况，特别是在大功率应用场合对电网电能质量的污染较大，影响其他设备正常运行。因此，针对大功率电解氢气的电力电子的应用场合急需开发一款能解决谐波含量问题和功率因数问题的电解水的直流大功率电源。

技术实现思路

[0003]本技术解决的技术问题：提供一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，本技术通过拓扑图和控制策略的改变，减小大功率电力电子设备产生的谐波与功率因数对电网的污染，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高系统效率，满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。
[0004]本技术采用的技术方案：一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括变压器1、电感L1、电感L2、电感L3、整流器1、平波电抗器L4、储能电容C1、电阻R1、逆变器、电感L5、电感L6、电感L7、变压器2、整流器2、整流器3；所述变压器1输入与电网连接，所述变压器1输出与电感L1、电感L2、电感L3连接，所述电感L1、电感L2、电感L3与整流器1连接，所述整流器1通过平波电抗器L4与逆变器连接，所述平波电抗器L4和逆变器的连接脚与逆变器和整流器1的直连脚之间并联有储能电容C1和电阻R1，所述逆变器输出通过电感L5、电感L6、电感L7与变压器2输入连接，所述变压器2的两个输出上分别连接整流器2和整流器3，所述整流器2通过平波电抗器L8与负载RL连接，所述整流器3通过平波电抗器L9与负载RL连接，所述负载RL两端并联有储能电容C2。
[0005]对上述技术方案的进一步限定，所述变压器1采用星三角型变压器。
[0006]对上述技术方案的进一步限定，所述整流器1采用多电平整流器，所述整流器1采用DSP+FPGA控制平台和高精度外围采样调理电路进行控制，所述整流器1对电网的三相电压进行采样并将采样到的电压电流信号送给DSP与 FPGA进行整流控制。
[0007]对上述技术方案的进一步限定，所述逆变器通过DSP+CPLD控制平台进行控制，所述逆变器对后级负载侧输出的直流电压和电流进行高精确采样并将采样的数据提供给DSP进行处理，进而计算出需要调制的交流电压与电流的调制比；其中，所述DSP采用矢量控制策略对电压环和电流环进行快速控制，电流环为快速响应环且采用快环控制策略，电压环响应速度要求次于电流环且采用慢环控制策略；所述逆变器输出一个稳定受控的交流拟合
电压通过电感L5、电感L6、电感L7供给后级的变压器2进行能量传输；所述逆变器的逆变频率控制在500Hz
--
200Hz之间。
[0008]对上述技术方案的进一步限定，所述变压器2采用中频变压器，所述中频变压器经过YYY型绕组电压转换功能将转化的电压供给整流器2和整流器 3。
[0009]对上述技术方案的进一步限定，所述整流器2和整流器3均采用二极管全桥整流器。
[0010]本技术与现有技术相比的优点：
[0011]本方案由整流器、电感、电容、逆变器、变压器等组成的功率输出电路，控制部分采用DSP+FPGA和DSP+CPLD架构，通过拓扑和控制策略的优越性，减小大功率电力电子设备产生的谐波与功率因数对电网的污染，有效降低网侧谐波，改善功率因素，提高系统效率，以满足目前急需的大功率电解制氢的应用场合。
附图说明
[0012]图1为本技术的拓扑电路图；
[0013]图2为本技术的控制硬件架构示意图；
[0014]图3为本技术实施例中相电压电流示波器图；
[0015]图4为本技术实施例中整流器1的电平调制波器图。
具体实施方式
[0016]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0017]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0018]请参阅图1-4，详述本技术的实施例。
[0019]一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，如图1所示，包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括变压器1、电感(L1、L2、L3)、整流器1、平波电抗器L4、储能电容C1、电阻R1、逆变器、电感(L5、L6、L7)、变压器2、整流器2、整流器3；所述变压器1输入与电网连接，所述变压器1输出与电感(L1、L2、L3)连接，所述电感(L1、 L2、L3)与整流器1连接，所述整流器1通过平波电抗器L4与逆变器连接，所述平波电抗器L4和逆变器的连接脚与逆变器和整流器1的直连脚之间并联有储能电容C1和电阻R1，所述逆变器输出通过电感(L5、L6、L7)与变压器 2输入连接，所述变压器2的两个输出上分别连接整流器2和整流器3，所述整流器2通过平波电抗器L8与负载RL连接，所述整流器3通过平波电抗器 L9与负载RL连接，所述负载RL两端并联有储能电容C2。
[0020]所述变压器1采用星三角型变压器，所述变压器1具有将设备与电网产生电压进行
隔离的效果，减小后级工作中对电网安全性的影响。
[0021]所述整流器1采用多电平整流器，如图2所示，所述整流器1采用DSP+FPGA 控制平台和高精度外围采样调理电路进行控制，所述整流器1对电网的三相电压进行采样并将采样到的电压电流信号送给DSP与FPGA并通过三电平算法和矢量调制技术的控制算法进行高效的整流控制。其中，DSP的PLL锁相环对电网电压进行相位的锁相；整流器1经过相位计算后和时序控制指令对功率器件和电感(L1、L2、L3)进行控制使元件共同工作，将直流电压控制在设计范围内。经整流器1控制后的功率器件的电压波形如图4所示，这种多电平的控制策略能有效的减小电网中的谐波，提高功率因数。电网侧控制后的电压、电流如图3所示，可以有效的提高电网测的功率因数。
[0022]所述逆变器通过DSP+CPLD控制平台本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：包括降低网侧谐波和改善功率因素的拓扑电路，所述拓扑电路包括变压器1、电感L1、电感L2、电感L3、整流器1、平波电抗器L4、储能电容C1、电阻R1、逆变器、电感L5、电感L6、电感L7、变压器2、整流器2、整流器3；所述变压器1输入与电网连接，所述变压器1输出与电感L1、电感L2、电感L3连接，所述电感L1、电感L2、电感L3与整流器1连接，所述整流器1通过平波电抗器L4与逆变器连接，所述平波电抗器L4和逆变器的连接脚与逆变器和整流器1的直连脚之间并联有储能电容C1和电阻R1，所述逆变器输出通过电感L5、电感L6、L7与变压器2输入连接，所述变压器2的两个输出上分别连接整流器2和整流器3，所述整流器2通过平波电抗器L8与负载RL连接，所述整流器3通过平波电抗器L9与负载RL连接，所述负载RL两端并联有储能电容C2。2.根据权利要求1所述的一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：所述变压器1采用星三角型变压器。3.根据权利要求1所述的一种适用于大功率和超大功率电解水制氢的电源装置，其特征在于：所述整流器1采用多电平整流器，所述整流器1采用DSP+FPGA控制平台和高精...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培欣，祝振鹏，张丹，夏显露，
申请(专利权)人：上海绿巨人爱爵能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：