一种具有容错控制的制氢电源及其容错控制方法与流程

本发明涉及制氢电源领域，特别涉及一种制氢电源的容错系统及其容错控制方法。

背景技术：

1、制氢电源是指应用于电解制氢领域的电源，一般采用高压直流进行电解制氢，如专利申请号为202310038793.5的一种电解水制氢电源、控制方法和制氢系统，其就是通过输出的直流电实现电解水制氢的目的。传统的制氢电源的核心部件就是将直流电升压至设定电压后为电解水提供高压电，升压变换器作为制氢电源的核心，无论是何种方式提供的直流电，都需要通过升压变换器来实现升压后为电解水制氢提供高压直流电。升压变换器一般具有开关管，而开关管在损坏的情况下会造成直流电源输出的电压不足，纹波较大甚至损坏停机。由于停机对于工业生产来说是需要尽量避免的，因此出现了容错制氢电源。

2、容错制氢电源是指电源在故障情况下提供持续的电力。如果由于各种原因或元件的老化(完成预期的任务时间)导致工作参数超过额定值(从而烧毁)，电路元件就会失效。从可靠性的角度来看，功率半导体开关是最重要和最脆弱的元素。当制氢电源运行并向关键负载供电时，开关可能会出现故障。制氢电源中开关管存在于升压转换器中，用于实现将直流升压从而达到高压直流电源的要求。基于制氢电源的组合部件分析可知，开关管出现故障的可能性最大，因此容错控制方面上，考虑开关管更具有现实意义。传统的现有技术制氢电源容错的策略中，一般就是设置一个备用的制氢电源在其中一个制氢电源故障后直接更换另一个制氢电源，这种虽然可以保证制氢电源输出的稳定，但是成本高、整个制氢电源组成部件较多。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有容错控制的制氢电源及其容错控制方法，在制氢电源升压变换器层面进行修改使得制氢电源具有一定的容错性，可以在开关管故障后实现容错控制保证制氢电源输出电压的稳定。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有容错控制的制氢电源，电源包括电感l1、电容c1以及开关管q1，其中直流输入的vi n+经电感l连接至开关管q3的源极，q3的漏记引出输出端v0+；开关管q3的源极分别连接至开关管q1的漏极，所述开关管q1的源极接地；从开关管q1的源极引出制氢电源输出负极v0-；在开关管q1的两端并联设置有冗余开关管q2；所述开关管q1、q2、q3由控制器驱动控制其导通状态。

3、所述冗余开关管q2为一个或多个。

4、在制氢电源的输出端设置有电压传感器，所述电压传感器用于采集输出端v0+和v0-之间的电压，所述电压传感器输出至控制模块，所述控制模块根据输出电压变化来判断开关管的故障状态。

5、所述控制模块在判断故障后通过调节输出至q1、q2的脉冲宽度来调节电压使其输出处于稳定状态。

6、一种具有容错控制的制氢电源的容错控制方法，将开关管q1的驱动脉冲进行延时得到延时脉冲作为开关管q2的驱动脉冲；

7、通过电压传感器实时监测制氢电源的输出电压v0，当电压出现下降时判断开关管q1、q2之一出现故障，通过pi闭环控制调节开关管q1、q2的开关脉冲宽度来进行容错控制以保证输出电压的稳定。

8、将开关管q1、q2均配置为开关频率为1/t，q2的驱动脉冲相对于q1延迟t/2，其中t是各个脉冲的开关周期。

9、当电压出现下降时判断开关管q1、q2之一出现故障，通过pi闭环控制调节增加开关管q1、q2其中之一开关脉冲宽度来进行容错控制以保证输出电压的稳定。

10、本发明的优点在于：在制氢电源升压变换器层面进行修改使得制氢电源具有一定的容错性，可以在开关管故障后实现容错控制保证制氢电源输出电压的稳定；涉及到的硬件成本低，更加合理，满足制氢电源的容错需求。

技术特征：

1.一种具有容错控制的制氢电源，其特征在于：电源包括电感l1、电容c1以及开关管q1，其中直流输入的vin+经电感l连接至开关管q3的源极，q3的漏记引出输出端v0+；开关管q3的源极分别连接至开关管q1的漏极，所述开关管q1的源极接地；从开关管q1的源极引出制氢电源输出负极v0-；在开关管q1的两端并联设置有冗余开关管q2；所述开关管q1、q2、q3由控制器驱动控制其导通状态。

2.如权利要求1所述的一种具有容错控制的制氢电源，其特征在于：所述冗余开关管q2为一个或多个。

3.如权利要求1所述的一种具有容错控制的制氢电源，其特征在于：在制氢电源的输出端设置有电压传感器，所述电压传感器用于采集输出端v0+和v0-之间的电压，所述电压传感器输出至控制模块，所述控制模块根据输出电压变化来判断开关管的故障状态。

4.如权利要求1-3任一所述的具有容错控制的制氢电源，其特征在于：所述控制模块在判断故障后通过调节输出至q1、q2的脉冲宽度来调节电压使其输出处于稳定状态。

5.如权利要求1-4任一所述的一种具有容错控制的制氢电源的容错控制方法，其特征在于：

6.如权利要求5所述的一种具有容错控制的制氢电源的容错控制方法，其特征在于：

7.如权利要求5所述的一种具有容错控制的制氢电源的容错控制方法，其特征在于：

8.如权利要求7所述的一种具有容错控制的制氢电源的容错控制方法，其特征在于：

9.如权利要求5-9任一所述的一种具有容错控制的制氢电源的容错控制方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种具有容错控制的制氢电源及容错控制方法，电源包括电感L1、电容C1以及开关管Q1，其中直流输入的Vi n+经电感L连接至开关管Q3的源极，Q3的漏记引出输出端V0+；开关管Q3的源极分别连接至开关管Q1的漏极，所述开关管Q1的源极接地；从开关管Q1的源极引出制氢电源输出负极V0‑；在开关管Q1的两端并联设置有冗余开关管Q2；所述开关管Q1、Q2、Q3由控制器驱动控制其导通状态。本发明的优点在于：在制氢电源升压变换器层面进行修改使得制氢电源具有一定的容错性，可以在开关管故障后实现容错控制保证制氢电源输出电压的稳定；涉及到的硬件成本低，更加合理，满足制氢电源的容错需求。

技术研发人员：李超,滕智楚,陈任峰,季孟波,鲁成成,郭筱,钱相宜,李明明,桂吉祥,张杰
受保护的技术使用者：鄂尔多斯市瀚峡新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16