制氢装置的电压控制系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及制氢设备技术领域，提供一种制氢装置的电压控制系统及方法，包括制氢电源单元和电解槽，其中：制氢电源单元包括不控整流供电单元、全控整流供电单元和控制单元；电解槽包括多个电堆；不控整流供电单元的输入端接入电网；不控整流供电单元的控制端与控制单元连接；不控整流供电单元的输出端与多个电堆分别连接；全控整流供电单元的输入端接入电网；全控整流供电单元的控制端与控制单元连接；全控整流供电单元的输出端与多个电堆分别连接，采用不控整流供电方式作为电源向电堆供电，保证电堆能够全额运行，提高经济效益；同时还能够采用全控整流供电方式作为电源向电堆供电，实现在电网电压跌落后的降额运行，保证电堆完成低电压穿越。成低电压穿越。成低电压穿越。

【技术实现步骤摘要】
制氢装置的电压控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及制氢设备
，尤其涉及一种制氢装置的电压控制系统及方法。

技术介绍

[0002]电解水制氢装置在工作过程中需要的电网供电，一旦电网发生故障导致电解水制氢装置的电源出现故障，必将直接影响电解水制氢装置核心部件电解槽的安全运行，特别是在风电、光伏等新能源发电场合下，由于风电和光伏电站自身的低电压穿越功能，能够顺利穿越电网低电压过程，而电解水制氢装置只有具备低电压穿越功能才能穿越电网低电压过程。
[0003]常规的电解水制氢装置一般不具备低电压穿越功能，因此当电网出现低电压过程后，就需要立刻停机，而这样的启停降低了电解水制氢装置的整理利用率，特别是启停过程涉及到复杂的水、气处理等过程。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种制氢装置的电压控制系统及方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种制氢装置的电压控制系统，包括制氢电源单元和电解槽，其中：
[0006]所述制氢电源单元包括不控整流供电单元、全控整流供电单元和控制单元；所述电解槽包括多个电堆；
[0007]所述不控整流供电单元的输入端接入电网；所述不控整流供电单元的控制端与所述控制单元连接；所述不控整流供电单元的输出端与多个电堆分别连接；
[0008]所述全控整流供电单元的输入端接入电网；所述全控整流供电单元的控制端与所述控制单元连接；所述全控整流供电单元的输出端与多个电堆分别连接；
[0009]所述控制单元，用于检测电网电压，确定发生电网电压跌落时，停止所述不控整流供电单元向多个电堆供电，控制所述全控整流供电单元向多个电堆供电；以及确定电网电压恢复时，停止所述全控整流供电单元向多个电堆供电，恢复所述不控整流供电单元向多个电堆供电。
[0010]在一个实施例中，所述不控整流供电单元包括n路第一供电电路，每个第一供电电路对应一个电堆；所述第一供电电路包括第一变压绕组、不控整流器、第一滤波电路和第一开关；其中：
[0011]所述第一变压绕组的输入端接入电网，所述第一变压绕组的输出端连接所述不控整流器的输入端，所述不控整流器的检测端连接所述控制单元，所述不控整流器的输出端连接所述第一滤波电路的输入端，所述第一滤波电路的输出端连接所述第一开关的输入端，所述第一开关的输出端连接所述电堆，所述第一开关的控制端连接所述控制单元。
[0012]在一个实施例中，所述全控整流供电单元包括n路第二供电电路，每个第二供电电路对应一个电堆；所述第二供电电路包括第二变压绕组、全控整流器、第二滤波电路和第二
开关；其中：
[0013]所述第二变压绕组的输入端接入电网，所述第二变压绕组的输出端连接所述全控整流器的输入端，所述全控整流器的检测端连接所述控制单元，所述全控整流器的输出端连接所述第二滤波电路的输入端，所述第二滤波电路的输出端连接所述第二开关的输入端，所述第二开关的输出端连接所述电堆，所述第二开关的控制端连接所述控制单元。
[0014]在一个实施例中，所述电压控制系统还包括第三变压绕组，所述第三变压绕组的输入端接入电网，所述第三变压绕组的输出端分别与所述第一变压绕组、第二变压绕组的输入端连接。
[0015]在一个实施例中，所述第一变压绕组和所述第二变压绕组采用低压绕组。
[0016]在一个实施例中，所述第三变压绕组采用高压绕组。
[0017]在一个实施例中，所述第一开关和所述第二开关为采用IGBT全控型器件组成的快速开断开关。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种基于上述的制氢装置的电压控制系统的电压控制方法，包括：
[0019]当控制单元确定发生电网电压跌落时，停止不控整流供电单元向多个电堆供电，控制全控整流供电单元向多个电堆供电；
[0020]当控制单元确定电网电压恢复时，停止全控整流供电单元向多个电堆供电，恢复不控整流供电单元向多个电堆供电。
[0021]在一个实施例中，所述方法还包括：
[0022]当控制单元确定电网电压低于阈值、电网电压为非对称跌落或全控整流器不能对电压抬升时，控制电解槽退出工作状态。
[0023]在一个实施例中，所述方法还包括：
[0024]在电堆被不控整流供电单元供电和全控整流供电单元供电的切换过程中，按照以下约束条件对电堆内的电流进行控制；
[0025][0026]其中，kt是直流供电电流的时间函数，k是斜率、k
up
是从降额运行到全额运行的上升斜率、k
down
是从全额运行到降额运行的下降斜率、t1、t2、t3是对应的各个节点的时间节点，I
min
是直流电流最小值、I
max
是直流电流最大值。
[0027]本专利技术提供的制氢装置的电压控制系统及方法，采用不控整流供电方式作为电源向电堆供电，保证电堆能够全额运行，提高经济效益；同时还能够采用全控整流供电方式作为电源向电堆供电，实现在电网电压跌落后的降额运行，保证电堆完成低电压穿越，提高工作效率。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术提供的制氢装置的电压控制系统的结构示意图一；
[0030]图2是本专利技术提供的制氢装置的电压控制系统的结构示意图二；
[0031]图3是本专利技术提供的制氢装置的电压控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]下面结合图1
‑
图3描述本专利技术的制氢装置的电压控制系统及方法。
[0034]图1示出了本专利技术一种制氢装置的电压控制系统的结构示意图，参见图1，该系统包括包括制氢电源单元11和电解槽12，其中：
[0035]制氢电源单元11包括不控整流供电单元111、全控整流供电单元112和控制单元113；电解槽12包括多个电堆121。
[0036]不控整流供电单元111的输入端接入电网，不控整流供电单元111的控制端与控制单元113连接，不控整流供电单元111的输出端与多个电堆121分别连接。
[0037]全控整流供电单元112的输入端接入电网，全控整流供电单元112的控制端与控制单元113连接，全控整流供电单元112的输出端与多个电堆121分别连接。
[0038]控制单元113，用于检测电网电压，确定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制氢装置的电压控制系统，其特征在于，包括制氢电源单元和电解槽，其中：所述制氢电源单元包括不控整流供电单元、全控整流供电单元和控制单元；所述电解槽包括多个电堆；所述不控整流供电单元的输入端接入电网；所述不控整流供电单元的控制端与所述控制单元连接；所述不控整流供电单元的输出端与多个电堆分别连接；所述全控整流供电单元的输入端接入电网；所述全控整流供电单元的控制端与所述控制单元连接；所述全控整流供电单元的输出端与多个电堆分别连接；所述控制单元，用于检测电网电压，确定发生电网电压跌落时，停止所述不控整流供电单元向多个电堆供电，控制所述全控整流供电单元向多个电堆供电；以及确定电网电压恢复时，停止所述全控整流供电单元向多个电堆供电，恢复所述不控整流供电单元向多个电堆供电。2.根据权利要求1所述的制氢装置的电压控制系统，其特征在于，所述不控整流供电单元包括n路第一供电电路，每个第一供电电路对应一个电堆；所述第一供电电路包括第一变压绕组、不控整流器、第一滤波电路和第一开关；其中：所述第一变压绕组的输入端接入电网，所述第一变压绕组的输出端连接所述不控整流器的输入端，所述不控整流器的检测端连接所述控制单元，所述不控整流器的输出端连接所述第一滤波电路的输入端，所述第一滤波电路的输出端连接所述第一开关的输入端，所述第一开关的输出端连接所述电堆，所述第一开关的控制端连接所述控制单元。3.根据权利要求2所述的制氢装置的电压控制系统，其特征在于，所述全控整流供电单元包括n路第二供电电路，每个第二供电电路对应一个电堆；所述第二供电电路包括第二变压绕组、全控整流器、第二滤波电路和第二开关；其中：所述第二变压绕组的输入端接入电网，所述第二变压绕组的输出端连接所述全控整流器的输入端，所述全控整流器的检测端连接所述控制单元，所述全控整流器的输出端连接所述第二滤波电路的输入端，所述第二滤波电路的输出端连接所述第二开关的输入端，所述第二开关的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪阳，王美威，刘小多，
申请(专利权)人：中石化大连石油化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：