一种碱性电解槽电解水制氢电源系统技术方案

本发明专利技术提供一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，包括第一级变换模块、第二级变换模块和滤波模块；所述第一级变换模块的输入端与电源耦合，用于将交流电压转换为直流电压；所述第二级变换模块的输入端与第一级变换模块的输出端耦合，用于根据所述第二级变换模块的输入端信息调节所述第二级变换模块的输出端的输出电压，输出电流和输出功率的参数；所述滤波模块的输入端与第二级变换模块的输出端耦合，所述滤波模块的输出端与碱性电解槽设备的供电端相连，用于消除所述第一级变换模块的输出端的纹波。本发明专利技术具有降低系统成本、提高系统效率的优点和减少谐波和波纹影响的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电源系统，尤其涉及一种碱性电解槽电解水制氢电源系统。

技术介绍

1、中国已经全面启动了能源供给结构和消费需求向清洁化、低碳化和安全化的深度转型行动，以实现可持续的能源发展。中国以可再生能源为核心，正在努力降低化石燃料的使用，提高能源的利用效率，加快新型能源的开发和应用，以推动全球能源体系的转型和升级。在新能源领域，除了大规模应用可再生电力之外，可再生氢作为一种新型清洁能源也在不断发展。随着技术的不断进步和成本的不断降低，可再生氢将在石油化工、钢铁、重型道路交通和船运航空等难以进行电气化转型行业的脱碳路径中发挥重要作用，成为实现清洁、低碳和可持续的能源发展的重要组成部分。

2、现有的碱性电解水制氢电源系统，如图1所示，一般采用ac/dc变换器来为单台或多台电解槽进行供电。但是，在实际应用中，由于电解槽之间存在可能的性能差异、维护周期不一致等因素，造成了电解槽负荷不等，产气量不平衡的问题。传统的ac/dc变换器采用晶闸管加移向变压器的技术方案，但是该方案存在响应较慢、系统输出侧直流电压波动及纹波较大等问题，而且会产生较大的网侧谐波，导致电源质量下降。另一种ac/dc变换器的技术方案是利用pwm整流加绝缘栅双极晶体管(igbt)组合而成的二级变换系统，该系统存在控制复杂，造价高的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种碱性电解槽电解水制氢电源系统。

2、依据本专利技术技术方案，提供一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，包括第一级变换模块、第二级变换模块和滤波模块；

3、第一级变换模块的输入端与电源耦合，用于将交流电压转换为直流电压；

4、第二级变换模块的输入端与第一级变换模块的输出端耦合，用于根据所述第二级变换模块的输入端信息调节所述第二级变换模块的输出端的输出电压，输出电流和输出功率的参数；

5、滤波模块的输入端与第二级变换模块的输出端耦合，所述滤波模块的输出端与碱性电解槽设备的供电端相连，用于消除所述第一级变换模块的输出端的纹波。

6、进一步地，第一级变换模块的主电路为二极管整流电路，所述二极管整流电路由两组三相整流电路串联而成，用于使电流由电位最高的相出发，流经负载后流回电位最低的相，使三相电源整流合成输出直流电。

7、进一步地，第二级变换模块的主电路是由igbt和对应控制单元组成的dc/dc直流变换器，igbt用于第二级变换模块的开关，控制单元用于根据第二级变换模块的输入端电能大小以及第二级变换模块的输出电能要求进行电能控制。

8、进一步地，滤波模块由单组或多组电容器组成，电容器用于存储电荷，当脉动电压信号通过电容时，电容器内部会存储一定的电荷，去除电路中的脉动信号。

9、进一步地，第二级变换模块设置一路或多路第二变换单元，所述第一级变换模块的输出端与各所述第二变换单元的输入端相连，所述第二变换单元均与所述控制器的信号线路连接。

10、进一步地，第二级变换单元设置多个的dc/dc直流变换器，所述dc/dc直流变换器采用并联连接。

11、与相关技术相比较，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用第一级变换模块、第二级变换模块和滤波模块耦合连接的技术方案，第一级变换模块由二极管作为主功率器件，其输入端与电源耦合，用于将交流电压转换为直流电压，该第一级变换模块鲁棒性好，造价低廉，功率较大。第二级变换模块由igbt和对应控制器组成的dc/dc直流变换器，其输入端与第一级变换模块的输出端耦合，用于根据所述第二级变换模块的输入端信息调节所述第二级变换模块的输出端的输出电压，输出电流和输出功率的参数，该第二级变换模块控制简单、工作效率高。滤波模块由单组或多组电容器组成，其输出端与碱性电解槽设备的供电端相连，用于平滑直流纹波，减少谐波影响，使本专利技术具有降低系统成本、提高系统效率优点和减少谐波和波纹影响的特点。

12、本专利技术以产气量在1000nm3/h的碱性电解槽供电为例实施，经初步测算，所述系统具备以下产品特性：网侧谐波(≤5％)；功率因数(≥0.94)；效率(98.5％)；成本(1.2)(价格为标幺值，对比晶闸管12脉波整流方案)。

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【技术保护点】

1.一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述制氢电源系统包括第一级变换模块、第二级变换模块和滤波模块；

2.如权利要求1所述的一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述第一级变换模块的主电路为二极管整流电路，所述二极管整流电路由两组三相整流电路串联而成，用于使电流由电位最高的相出发，流经负载后流回电位最低的相，使三相电源整流合成输出直流电。

3.如权利要求1所述的一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述第二级变换模块的主电路是由IGBT和对应控制单元组成的DC/DC直流变换器，IGBT用于第二级变换模块的开关，控制单元用于根据第二级变换模块的输入端电能大小以及第二级变换模块的输出电能要求进行电能控制。

4.如权利要求1所述的一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述滤波模块由单组或多组电容器组成，电容器用于存储电荷，当脉动电压信号通过电容时，电容器内部会存储电荷，去除电路中的脉动信号。

5.如权利要求3所述的一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述第二级变换模块设置一路或多路第二级变换单元，所述第一级变换模块的输出端与各所述第二级变换单元的输入端相连，所述第二级变换单元均与所述控制单元的信号线路连接。

6.如权利要求5所述的一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述第二级变换单元设置多个的DC/DC直流变换器，所述DC/DC直流变换器采用并联连接。

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【技术特征摘要】

1.一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述制氢电源系统包括第一级变换模块、第二级变换模块和滤波模块；

2.如权利要求1所述的一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述第一级变换模块的主电路为二极管整流电路，所述二极管整流电路由两组三相整流电路串联而成，用于使电流由电位最高的相出发，流经负载后流回电位最低的相，使三相电源整流合成输出直流电。

3.如权利要求1所述的一种碱性电解槽电解水制氢电源系统，其特征在于，所述第二级变换模块的主电路是由igbt和对应控制单元组成的dc/dc直流变换器，igbt用于第二级变换模块的开关，控制单元用于根据第二级变换模块的输入端电能大小以及第二级变换模块的输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周行，涂宏，李少华，汤晓舒，周军，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：