一种风电制氢系统以及制氢电源及其控制方法与流程

本发明涉及新能源，特别是涉及一种风电制氢系统以及制氢电源及其控制方法。

背景技术：

1、目前，制氢装置的电源端与电流源型制氢电源的输出端相连，电流源型制氢电源从电网取电，并将电网的交流电转换成制氢装置电解时所需的直流电。

2、但是，当电流源型制氢电源从电网取电时，制氢装置产生相同体积的氢气，所消耗的能量更多，从而使得氢气的电解成本更高，即制氢成本更高。

3、因此，如何降低制氢装置的制氢成本，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种风电制氢系统以及制氢电源及其控制方法，以降低制氢装置的制氢成本。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本申请第一方面提供一种制氢电源，包括：控制器、至少一个电感电路、至少一个电容电路和至少一个整流电路；其中：

4、所述整流电路的交流侧与风力发电机中的绕组相连；

5、所述整流电路的直流侧与制氢装置的电源端相连；

6、所述整流电路受控于所述控制器；

7、所述电感电路设置于所述整流电路的直流侧与所述制氢装置的电源端之间；

8、所述电容电路设置在所述整流电路的交流侧。

9、可选的，所述风力发电机包括至少一组所述绕组。

10、可选的，当所述风力发电机中所述绕组的数量大于1时，每组所述绕组均连接有所述整流电路。

11、可选的，所述绕组为单相绕组，所述整流电路为单相整流拓扑；或者，

12、所述绕组为三相绕组，所述整流电路为三相整流拓扑。

13、可选的，所述单相整流拓扑包括：h桥整流拓扑。

14、可选的，所述三相整流拓扑包括：三相桥式整流拓扑、npc三相整流拓扑或者anpc三相整流拓扑。

15、可选的，还包括：直流变换电路；其中：

16、所述直流变换电路设置于所述整流电路的直流侧与所述制氢装置的电源端之间，所述直流变换电路受控于所述控制器。

17、可选的，所述制氢电源中的开关管为mos管、igbt或者gto。

18、本申请第二方面提供一种制氢电源的控制方法，其特征在于，应用于如本申请第一方面任一项所述的制氢电源中的控制器；所述控制方法，包括：

19、通过使所述制氢电源的直流侧功率与风力发电机的发电功率相匹配，确定出所述直流侧功率的设定值；

20、根据所述直流侧功率的设定值，确定所述制氢电源的直流侧电流的设定值；

21、根据所述直流侧电流的设定值，对所述直流侧电流进行调节。

22、可选的，通过使所述制氢电源的直流侧功率与风力发电机的发电功率相匹配，确定出所述直流侧功率的设定值，包括：

23、在所述发电功率小于所述直流侧功率的最小限值时，使所述直流侧功率的设定值等于零；

24、在所述发电功率大于所述直流侧功率的最大限值时，使所述直流侧功率的设定值等于所述直流侧功率的最大限值；

25、在所述发电功率大于等于所述直流功率的最小限值且小于等于所述直流侧功率的最大限值时，使所述直流侧功率的设定值等于所述发电功率。

26、可选的，根据所述直流侧电流的设定值，对所述直流侧电流进行调节，包括：

27、根据所述直流侧电流的设定值，对所述制氢电源的功率变换进行调节。

28、可选的，根据所述直流侧电流的设定值，对所述制氢电源的功率变换进行调节，包括：

29、根据所述直流侧电流的设定值，对所述制氢电源的交流侧直轴电流的设定值进行调节；

30、根据所述交流侧直轴电流的设定值和所述制氢电源的交流侧交轴电流的设定值，生成所述制氢电源的整流驱动信号；

31、根据所述整流驱动信号，控制所述制氢电源进行功率变换。

32、可选的，所述交流侧交轴电流的设定值等于零。

33、可选的，根据所述交流侧直轴电流的设定值和所述制氢电源的交流侧交轴电流的设定值，生成所述制氢电源的整流驱动信号，包括：

34、根据所述交流侧直轴电流的设定值，对所述制氢电源的交流侧直轴电压的设定值进行调节；

35、根据所述交流侧交轴电流的设定值，对所述制氢电源的交流侧交轴电压的设定值进行调节；

36、根据所述交流侧直轴电压的设定值、所述交流侧交轴电压的设定值，生成所述整流驱动信号。

37、可选的，根据所述交流侧直轴电压、所述交流侧交轴电压，生成所述制氢电源的整流驱动信号，包括：

38、对所述交流侧直轴电压的设定值、所述交流侧交轴电压的设定值依次进行αβ转换、abc转换；

39、根据转换结果，生成所述整流驱动信号。

40、本申请第三方面提供一种风电制氢系统，包括：制氢装置和如本申请第一方面任一项所述的制氢电源。

41、由上述技术方案可知，本发明提供一种制氢电源，其具体包括控制器、至少一个电感电路、至少一个电容电路和至少一个整流电路；其中，整流电路的交流侧与风力发电机中的绕组相连，整流电路的直流侧与制氢装置的电源端相连，整流电路受控于控制器，电感电路设置于整流电路的直流侧与制氢装置的电源端之间，电容电路设置在整流电路的交流侧。由于整流电路的交流侧与风力发电机中的绕组相连，并且整流电路的直流侧与制氢装置的电源端相连，即该制氢电源从风力发电机取电来向制氢装置供电，所以省去了中间的并网线路，因此减少了在并网线路上所消耗的能量，从而使得制氢装置产生相同体积的氢气所消耗的能量减小，进而降低了制氢装置的制氢成本。

技术特征：

1.一种制氢电源，其特征在于，包括：控制器、至少一个电感电路、至少一个电容电路和至少一个整流电路；其中：

2.根据权利要求1所述的制氢电源，其特征在于，所述风力发电机包括至少一组所述绕组。

3.根据权利要求2所述的制氢电源，其特征在于，当所述风力发电机中所述绕组的数量大于1时，每组所述绕组均连接有所述整流电路。

4.根据权利要求1所述的制氢电源，其特征在于，所述绕组为单相绕组，所述整流电路为单相整流拓扑；或者，

5.根据权利要求4所述的制氢电源，其特征在于，所述单相整流拓扑包括：h桥整流拓扑。

6.根据权利要求4所述的制氢电源，其特征在于，所述三相整流拓扑包括：三相桥式整流拓扑、npc三相整流拓扑或者anpc三相整流拓扑。

7.根据权利要求1至6任一项所述的制氢电源，其特征在于，还包括：直流变换电路；其中：

8.根据权利要求1至6任一项所述的制氢电源，其特征在于，所述制氢电源中的开关管为mos管、igbt或者gto。

9.一种制氢电源的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至8任一项所述的制氢电源中的控制器；所述控制方法，包括：

10.根据权利要求9所述的制氢电源的控制方法，其特征在于，通过使所述制氢电源的直流侧功率与风力发电机的发电功率相匹配，确定出所述直流侧功率的设定值，包括：

11.根据权利要求9所述的制氢电源的控制方法，其特征在于，根据所述直流侧电流的设定值，对所述直流侧电流进行调节，包括：

12.根据权利要求11所述的制氢电源的控制方法，其特征在于，根据所述直流侧电流的设定值，对所述制氢电源的功率变换进行调节，包括：

13.根据权利要求12所述的制氢电源的控制方法，其特征在于，所述交流侧交轴电流的设定值等于零。

14.根据权利要求12所述的制氢电源的控制方法，其特征在于，根据所述交流侧直轴电流的设定值和所述制氢电源的交流侧交轴电流的设定值，生成所述制氢电源的整流驱动信号，包括：

15.根据权利要求14所述的制氢电源的控制方法，其特征在于，根据所述交流侧直轴电压、所述交流侧交轴电压，生成所述制氢电源的整流驱动信号，包括：

16.一种风电制氢系统，其特征在于，包括：制氢装置和如权利要求1至8任一项所述的制氢电源。

技术总结
本申请提供一种风电制氢系统以及制氢电源及其控制方法。在该制氢电源中，整流电路的交流侧与风力发电机中的绕组相连，整流电路的直流侧与制氢装置的电源端相连，整流电路受控于控制器，电感电路设置于整流电路的直流侧与制氢装置的电源端之间，电容电路设置在整流电路的交流侧。由于整流电路的交流侧与风力发电机中的绕组相连，并且整流电路的直流侧与制氢装置的电源端相连，即该制氢电源从风力发电机取电来向制氢装置供电，所以省去了中间的并网线路，因此减少了在并网线路上所消耗的能量，从而使得制氢装置产生相同体积的氢气所消耗的能量减小，进而降低了制氢装置的制氢成本。

技术研发人员：杨春源,梁信信
受保护的技术使用者：阳光电源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16