一种用于并网水电解制氢的整流系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于并网水电解制氢的整流系统，包括：三绕组YYD型变压器、两个三相CSR及制氢电解槽；配电网系统与两个所述三相CSR之间串接有所述三绕组YYD型变压器，用于降低电流谐波；两个所述三相CSR的直流输出端相并联，并联后输出端的正极端与所述制氢电解槽的正极端连接，并联后输出端的负极端与所述制氢电解槽的负极端连接；两个并联的三相CSR的直流母线上还加装有环流电抗器，用于均衡两个三相CSR的电流。本发明专利技术结构合理，可有效降低对电网的污染和电能的损耗，有较好的经济效益和社会效益。会效益。会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种用于并网水电解制氢的整流系统


[0001]本专利技术涉及一种电力电子与电力传动，特别是涉及一种用于并网水电解制氢的整流系统。

技术介绍

[0002]传统的并网水电解制氢行业采用6脉冲或12脉冲SCR(Silicon Controlled Rectifier，可控硅整流器)整流技术来得到满足制氢输出端所需的低电压和大电流，其中，电压范围为40V～400V，电流范围为250A～10KA以上。
[0003]SCR整流技术原理是通过控制SCR门极触发脉冲与输入电压间的相位来改变输出电压极性或调节输出电压大小。12脉冲SCR整流技术是在6脉冲SCR整流技术的基础上，在输入端增加移相变压器后再增加一组6脉冲SCR整流器实现，使直流母线电流由12个SCR整流完成。
[0004]6脉冲或12脉冲SCR整流技术由于采用晶闸管相控整流电路，因而对电网注入了大量谐波及无功，造成了严重的电网污染及电能损耗。在并网水电解制氢这种功率在几十KW至几MW的大功率场合，谐波电流和无功造成的电能损耗巨大，谐波电流在系统中流动会使变压器、配电设备及导线发热，产生电能损耗，谐波电流产生的电能损耗可达到非线性负载总电能损耗的3～5％；同时功率因数越低，说明线路上的无功功率越大，因而通过线路的电流也越大，由于线路具有一定的阻抗，必然造成一定的线路损耗。
[0005]国际电工委员会制定的IEC555-2标准对用电装置的功率因数和波形失真度作了具体的限制，又于1988年对谐波标准进行了修正，欧洲也制定了相应的IEC1000-3-2标准。我国国家技术监督局在1994年颁布了《电能质量公用电网谐波》标准(GB/T14594-93)。6脉冲或12脉冲SCR整流技术不能满足接入电网的标准，所以在并网水电解制氢场合，需要研制一种新型的低谐波、高功率因数整流器，以满足电网对电能质量的要求并提高效率。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于并网水电解制氢的整流系统，用于解决现有技术中水电解制氢行业中采用6脉冲或12脉冲SCR整流技术，造成污染电网及损耗电能的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于并网水电解制氢的整流系统，所述系统包括：三绕组YYD型变压器、两个三相CSR(current source rectifier，电流型PWM整流器)及制氢电解槽；
[0008]所述三绕组YYD型变压器的输入端与配电网系统连接，输出端分别与两个所述三相CSR的输入端连接，两个所述三相CSR的直流输出端相并联，并联后输出端的正极端与所述制氢电解槽的正极端连接，并联后输出端的负极端与所述制氢电解槽的负极端连接；
[0009]所述三相CSR包括LC滤波器、整流桥、直流电抗器及脉宽调制单元；
[0010]所述LC滤波器的输入端作为所述三相CSR的输入端，输出端与所述整流桥的第一
输入端连接，所述整流桥的第二输入端与所述脉宽调制单元的输出端连接，所述脉宽调制单元的输入端与配电网系统及所述直流电抗器的一端连接；
[0011]所述整流桥的正极输出端与所述直流电抗器的一端连接，所述直流电抗器的另一端作为所述三相CSR的正极输出端，所述整流桥的负极输出端作为所述三相CSR的负极输出端，其中，两个所述三相CSR共用一个直流电抗器；
[0012]所述系统还包括两个环流电抗器，所述环流电抗器包括第一接口、第二接口及第三接口；
[0013]一个所述环流电抗器的所述第一接口与一个所述整流桥的正极输出端连接，所述第二接口与另一个所述整流桥的正极输出端连接，所述第三接口与所述共用的直流电抗器的一端连接，所述共用的直流电抗器的另一端与所述制氢电解槽的正极端连接；
[0014]另一个所述环流电抗器的所述第一接口与一个所述整流桥的负极输出端连接，所述第二接口与另一个所述整流桥的负极输出端连接，所述第三接口与所述制氢电解槽的负极端连接。
[0015]于本专利技术的一实施例中，所述脉宽调制单元包括电流信号采集电路、信号调理电路、主控制器及驱动电路；
[0016]所述电流信号采集电路的输入端分别与配电网系统及所述三相CSR的直流输出端连接，输出端与所述信号调理电路的输入端连接，所述信号调理电路的输出端与所述主控制器的输入端连接，所述主控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端作为所述脉宽调制单元的输出端，与各所述整流桥的第二输入端连接。
[0017]于本专利技术的一实施例中，所述脉宽调制单元还包括同步信号采集电路，所述同步信号采集电路的输入端与配电网系统连接，输出端与所述信号调理电路的输入端连接。
[0018]于本专利技术的一实施例中，所述主控制器采用DSP芯片。
[0019]于本专利技术的一实施例中，所述环流电抗器包括两个串联的绕组，串联后的一端作为所述环流电抗器的第一接口，串联后的另一端作为所述环流电抗器的第二接口，两个线圈的中间节点作为所述环流电抗器的第三接口；其中，两个所述绕组的绕制方向一致。
[0020]采用这种连接方式，可有效减小环流电抗器的直流磁化且降低其体积。
[0021]如上所述，本专利技术的一种用于并网水电解制氢的整流系统，采用三相CSR技术替代现有的6脉冲或12脉冲SCR整流技术，利用三相CSR的交流侧到直流侧的变换具有降压变换器的特性，采用两个并联的三相CSR，可满足制氢电解槽低电压、大电流的要求；同时在配电网系统与三相CSR之间设有三绕组YYD型变压器，可有效降低电流谐波；此外，在两个并联的三相CSR的直流母线上加装环流电抗器，可均衡两个三相CSR的电流。本专利技术结构合理，可有效降低对电网的污染和电能的损耗，有较好的经济效益和社会效益。
附图说明
[0022]图1显示为本专利技术实施例中公开的一种用于并网水电解制氢的整流系统的结构框图。
[0023]图2显示为本专利技术实施例中公开的三相CSR的接线示意图。
[0024]图3显示为本专利技术实施例中公开的一种用于并网水电解制氢的整流系统的接线示意图。
[0025]图4显示为本专利技术实施例中公开的整流桥的接线示意图。
[0026]图5显示为本专利技术实施例中公开的环流电抗器的接线示意图。
[0027]图6显示为本专利技术实施例中公开的脉宽调制单元的结构框图。
[0028]图7显示为本专利技术实施例中公开的电流控制原理图。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于并网水电解制氢的整流系统，其特征在于，所述系统包括：三绕组YYD型变压器、两个三相电流型PWM整流器CSR及制氢电解槽；所述三绕组YYD型变压器的输入端与配电网系统连接，输出端分别与两个所述三相CSR的输入端连接，两个所述三相CSR的直流输出端相并联，并联后输出端的正极端与所述制氢电解槽的正极端连接，并联后输出端的负极端与所述制氢电解槽的负极端连接；所述三相CSR包括LC滤波器、整流桥、直流电抗器及脉宽调制单元；所述LC滤波器的输入端作为所述三相CSR的输入端，输出端与所述整流桥的第一输入端连接，所述整流桥的第二输入端与所述脉宽调制单元的输出端连接，所述脉宽调制单元的输入端与配电网系统及所述直流电抗器的一端连接；所述整流桥的正极输出端与所述直流电抗器的一端连接，所述直流电抗器的另一端作为所述三相CSR的正极输出端，所述整流桥的负极输出端作为所述三相CSR的负极输出端，其中，两个所述三相CSR共用一个直流电抗器；所述系统还包括两个环流电抗器，所述环流电抗器包括第一接口、第二接口及第三接口；一个所述环流电抗器的所述第一接口与一个所述整流桥的正极输出端连接，所述第二接口与另一个所述整流桥的正极输出端连接，所述第三接口与所述共用的直流电抗器的一端连接，所述共用的直流电抗器的另一端与所述制氢电解槽的正极端连接；另一个所述环流...

【专利技术属性】
技术研发人员：余发平，
申请(专利权)人：上海绿巨人爱爵能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：