一种配置化制氢电源制造技术

本发明专利技术公开了一种配置化制氢电源，包括n个并联的功率支路，各功率支路中包括至少一个AC/DC模块，各功率支路中的AC/DC模块的型号规格相同且数量之和为N1；其中各功率支路包括至少一个DC/DC模块或者多个功率支路共用一个DC/DC模块；各功率支路中的DC/DC模块的的型号规格相同且并联后的重数之和为N2；其中N1与N2满足P＝U2

【技术实现步骤摘要】
一种配置化制氢电源


[0001]本专利技术主要涉及制氢
，具体涉及一种配置化制氢电源。

技术介绍

[0002]氢是世界上最清洁的能源，它能实现能源系统的弹性缓冲，助力工业和交通领域的脱碳。采用新能源供电，大功率电解水制氢称之为绿电制绿氢，在双碳政策的指导下，绿氢将逐步替代灰氢和蓝氢已经成为全球共识，因此，用于制造绿氢的大功率制氢电源需求逐渐旺盛。
[0003]目前，国内主流应用的1000标方电解槽，对应的制氢电源容量为5MW。制氢电源的规格是根据负载电解槽的直流电压和电流规格进行变化的，而电解槽的直流规格是根据电解槽的小室个数及串并联关系而变化的。国内众多的电解槽厂家根据自己的工艺路线，工装水平，性能参数配置等情况，即使是同样标方数的电解槽，电压
‑
电流规格有较大的差异。以1000标方为例，对应的制氢电源容量为5MW，但是直流电压从200V
‑
1000V，电流从6kA
‑
16kA不等，这样对于制氢电源就需要针对不同的电解槽负载的直流规格进行定制化的开发，影响了产品的开发周期，以及因为定制带来的全社会制氢电源的全生命周期成本增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、模块化设计的配置化制氢电源。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种配置化制氢电源，包括n个功率支路，n个所述功率支路之间并联；各所述功率支路中包括至少一个AC/DC模块，各功率支路中的AC/DC模块的型号规格相同且数量之和为N1；其中各功率支路包括至少一个DC/DC模块或者多个功率支路共用一个DC/DC模块；各功率支路中的DC/DC模块的的型号规格相同且并联后的重数之和为N2；其中N1与N2满足P＝U2
×
I
ac
×
1.732
×
N1＝U3
×
I
dc
×
N2；其中P为电源功率，U2为变压器二次侧的总电压，U3为电解槽的直流电压，I
ac
为每个AC/DC模块的交流进线电流；I
dc
为DC/DC模块的每重电流；n为大于等于2的自然数。
[0007]优选地，其中n＝N1，数值范围均为2
‑
6；N2选择为16或12或8。
[0008]优选地，其中n＝N1＝4；
[0009]当N2为16时，对应每个DC/DC模块的重数为4，每个功率支路包括一个DC/DC模块；
[0010]当N2为12时，对应每个DC/DC模块的重数为3，每个功率支路包括一个DC/DC模块；
[0011]当N2为8时，对应每个DC/DC模块的重数为4，每两个功率支路共用一个DC/DC模块。
[0012]优选地，其中n＝N1＝2；当N2为8时，对应每个DC/DC模块的重数为4，每个功率支路包括一个DC/DC模块。
[0013]优选地，所述AC/DC模块为ANPC I型三电平电路、NPC I型三电平电路、两电平PWM整流电路、晶闸管整流电路或二极管整流电路。
[0014]优选地，所述DC/DC模块为两电平斩波电路或分跨电容式三电平斩波电路。
[0015]优选地，各所述功率支路均配置有独立的分布式控制器，各所述分布式控制器均与总控制器相连。
[0016]优选地，所述总控制器分别与上位机和远程管理单元相连；远程管理单元下达制氢电源的控制模式和控制目标至总控制器，总控制器将控制目标分配给各个功率支路对应分布式控制器，所述分布式控制器根据分配后的控制目标实现各功率支路的电压或/和电流闭环控制；其中控制模式包括本地模式和远程模式，本地模式下通过上位机进行参数设置和电源启停控制；远程模式下通过远端管理单元对制氢电源进行控制。
[0017]优选地，各所述功率支路均配置有独立的功率柜，各功率柜的规格相同，其中分布式控制器均与总控制器位于同一主控柜内，所述主控柜和多个功率柜并排布置。
[0018]优选地，所述分布式控制器均包括母板和子板，所述子板位于所述母板上且与母板电连接；其中子板为核心控制板，所述母板为接口板。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0020]本专利技术通过一种型号规格的AC/DC模块和两种配置化DC/DC模块(结构接口完全一致，仅器件电压等级有区别，分为低压IGBT斩波模块或高压IGBT斩波模块)，以及统一的控制架构，统一的结构形式，采用模块化的方式，构建制氢电源的产品平台，实现制氢电源的标准化和货架化；整体产品结构简单，易于配置，大大加速了项目开发速度，减少了开发周期，标准的功率支路，物料最大程度归一化，降低了产品成本，减少了制造工时，提高了产品可靠性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的配置化制氢电源在实施例的拓扑结构框图。
[0022]图2为本专利技术的配置化制氢电源控制系统在实施例的拓扑结构框图。
[0023]图3为本专利技术的AC/DC模块在实施例的电路原理图(ANPC I型三电平电路)。
[0024]图4为本专利技术的DC/DC模块在实施例的电路原理图(4重)。
[0025]图5为本专利技术的配置化制氢电源在实施例的拓扑结构框图之一。
[0026]图6为本专利技术的配置化制氢电源在实施例的拓扑结构框图之二。
[0027]图7为本专利技术的配置化制氢电源在实施例的拓扑结构框图之三。
[0028]图8为本专利技术的配置化制氢电源在实施例的拓扑结构框图之四。
[0029]图9为本专利技术的配置化制氢电源在实施例的拓扑结构框图之五。
[0030]图10为本专利技术的配置化制氢电源自动运行方法在实施例的流程图。
[0031]图11为本专利技术的AC/DC模块在实施例的电路原理图(NPC I型三电平电路)。
[0032]图12为本专利技术的AC/DC模块在实施例的电路原理图(两电平PWM整流电路)。
[0033]图13为本专利技术的AC/DC模块在实施例的电路原理图(晶闸管整流电路)。
[0034]图14为本专利技术的AC/DC模块在实施例的电路原理图(二极管整流电路)。
[0035]图15为本专利技术的DC/DC模块在实施例的电路原理图(分跨电容式三电平斩波电路)。
[0036]图16为本专利技术的配置化制氢电源在实施例的结构示意图；其中(a)对应四个功率支路；(b)对应两个功率支路；(c)对应一个功率支路。
具体实施方式
[0037]以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。
[0038]如图1所示，本专利技术实施例提供的配置化制氢电源，包括n个功率支路，n个功率支路之间并联；各功率支路中包括至少一个AC/DC模块，各功率支路中的AC/DC模块的型号规格相同且数量之和为N1；其中各功率支路包括至少一个DC/DC模块或者多个功率支路共用一个D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配置化制氢电源，其特征在于，包括n个功率支路，n个所述功率支路之间并联；各所述功率支路中包括至少一个AC/DC模块，各功率支路中的AC/DC模块的型号规格相同且数量之和为N1；其中各功率支路包括至少一个DC/DC模块或者多个功率支路共用一个DC/DC模块；各功率支路中的DC/DC模块的的型号规格相同且并联后的重数之和为N2；其中N1与N2满足P＝U2
×
I
ac
×
1.732
×
N1＝U3
×
I
dc
×
N2；其中P为电源功率，U2为变压器二次侧的总电压，U3为电解槽的直流电压，I
ac
为每个AC/DC模块的交流进线电流；I
dc
为DC/DC模块的每重电流；n为大于等于2的自然数。2.根据权利要求1所述的配置化制氢电源，其特征在于，其中n＝N1，数值范围均为2
‑
6；N2选择为16或12或8。3.根据权利要求2所述的配置化制氢电源，其特征在于，其中n＝N1＝4；当N2为16时，对应每个DC/DC模块的重数为4，每个功率支路包括一个DC/DC模块；当N2为12时，对应每个DC/DC模块的重数为3，每个功率支路包括一个DC/DC模块；当N2为8时，对应每个DC/DC模块的重数为4，每两个功率支路共用一个DC/DC模块。4.根据权利要求2所述的配置化制氢电源，其特征在于，其中n＝N1＝2；当N2为8时，对应每个DC/DC模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洁莲，胡云卿，张志学，饶沛南，王雄，陶洪亮，高原，吴雪峰，蔡宇峰，陈奇皓，张艳，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：