一种电解制氢整流电源运行控制方法与流程

本发明涉及制氢，尤其涉及一种电解制氢整流电源运行控制方法。

背景技术：

1、电解水制氢装置由于规模大、耗电量高，对应的制氢电源对接入电网的友好性与转换效率提出了更高的要求。

2、目前制氢装置中的电源主要有以下两种：

3、一种是晶闸管整流电源，如附图1，其特点是体积小、效率高，但存在调节范围较小、电流谐波大的问题，同时需选用整流用的特种整流变压器，成本相对较高；

4、另一种是igbt整流电源，如附图2，其特点是电流谐波小，调节范围宽，对电网友好等，但是ac/dc+dc/dc两级拓扑，存在电源损耗大问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种电解制氢整流电源运行控制方法，该电解制氢整流电源运行控制方法在低负载阶段使用ac-dc变流器加dc-dc变流器进行工作，具有良好的电压调节范围；在高负载阶段使用ac-dc变流器进行工作，dc-dc变流器处于恒导通工作模式，输出电压控制调节由dc/dc单元输出控制变为ad/dc单元输出控制，实现电源损耗节约50％左右，具有很好的节能效益。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种电解制氢整流电源运行控制方法，电网输出连接变压器，变压器输出连接ac/dc变流器输入，ac/dc变流器输出连接dc/dc变流器输入，dc/dc变流器输出连接电解槽，所述ac/dc变流器采用一级pfc整流拓扑；所述dc/dc变流器采用多路buck并联拓扑，包括n个并联的开关管桥臂；

3、所述ac/dc变流器先运行，然后所述dc/dc变流器启动，当所述制氢整流电源输出电压低于额定电压的一定比例值z时，所述dc/dc变流器工作于降压模式；当所述制氢整流电源输出电压大于等于额定电压的一定比例值z时，所述dc/dc变流器退出降压模式，所述dc/dc变流器的开关管桥臂的所有上管保持常开，所述dc/dc变流器的开关管桥臂的所有下管保持常闭，所述dc/dc变流器保持直通状态；

4、所述额定电压的一定比例值z为额定电压的70％至90％。

5、优选地，所述额定电压的一定比例值z为额定电压的85％。

6、优选地，所述dc/dc变流器采用的开关管桥臂为igbt桥臂。

7、优选地，所述ac/dc变流器包括第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3、第四开关管t4、第五开关管t5、第六开关管t6及第一电容c1；

8、电网输出端u连接第一输入电感l1的一端，第一电感l1的二端连接第一开关管t1的二端和第二开关管t2的一端；电网输出端v连接第二输入电感l2的一端，第二电感l2的二端连接第三开关管t3的二端和第四开关管t4的一端；电网输出端w连接第三输入电感l3的一端，第三电感l3的二端连接第五开关管t5的二端和第六开关管t6的一端；

9、第一开关管t1的一端同时连接第三开关管t3的一端、第五开关管t5的一端、第一电容c1的一端，所述第二开关管t2的二端同时连接第四开关管t4的二端、第六开关管t6的二端、第一电容c1的二端。

10、优选地，所述dc/dc变流器包括第一开关管q1、第二开关管q2、…、第2n-1开关管q2n-1、第2n开关管q2n及第二电容c2；

11、所述第一开关管q1、第三开关管q3、…、第2n-1开关管形成所述多路buck并联拓扑的开关管上桥臂；

12、所述第二开关管q2、第四开关管q4、…、第2n开关管形成所述多路buck并联拓扑的开关管下桥臂；

13、所述第一开关管t1的一端同时连接第一开关管q1的一端、第三开关管q3的一端、…、第2n-1开关管q2n-1的一端；所述第二开关管t2的二端同时连接第二开关管q2的二端、第四开关管q4的二端、…、第2n开关管q2n的二端和第二电容c2的二端和电解槽的负极；

14、所述第一开关管q1的二端连接第二开关管q2的一端和第一电感l1的一端，所述第三开关管q3的二端连接所述第四开关管q4的一端和第二电感l2的一端，…，第2n-1开关管q2n-1的二端连接第2n开关管q2n的一端和第n电感ln的一端；第一电感l1的二端连接dc/dc变流器所有其他支路上电感的二端、第一电容c1的一端和电解槽的正极。

15、优选地，所述dc/dc变流器的第一开关管q1、第二开关管q2、…、第2n-1开关管q2n-1、第2n开关管q2n为igct或者igbt或者mos管或者二极管。

16、优选地，所述ac/dc变流器的第一开关管t1、第二开关管t2、第三开关管t3、第四开关管t4、第五开关管t5、第六开关管t6为igct或者igbt或者mos管或者二极管。

17、优选地，所述dc/dc变流器包括第一开关管q1、…、第2m-1开关管q2m-1、第2m开关管q2m、第2m+1开关管q2m+1、第2m+2开关管q2m+2、…、第2n-1开关管q2n-1、第2n开关管q2n及第二电容c2；

18、所述第一开关管q1、…、第2m-1开关管q2m-1、第2m+1开关管q2m+1、…、第2n-1开关管q2n-1形成所述多路buck并联拓扑的开关管上桥臂；

19、所述第二开关管q2、…、第2m开关管q2m、第2m+2开关管q2m+2、…、第2n开关管q2n形成所述多路buck并联拓扑的开关管下桥臂；

20、所述dc/dc变流器的正输入端同时连接第一开关管q1的一端、第三开关管q3的一端、…、第2m-1开关管q2m-1的一端、第2m+1开关管q2m+1的一端、…、第2n-1开关管q2n-1的一端，所述dc/dc变流器的负输入端同时连接第二开关管q2的二端、第四开关管q4的二端、…、第2m开关管q2m的二端、第2m+2开关管q2m+2的二端、…、第2n开关管q2n的二端和第二电容c2的二端；

21、所述第一开关管q1的二端连接第二q2的一端和第一电感l1的一端、…、第2m-1开关管q2m-1的二端连接第2m开关管q2m的一端和第m电感lm的一端，所述第2m+1开关管q2m+1的二端连接第2m+2开关管q2m+2的一端和第m+1电感lm+1的一端、…、第2n-1开关管q2n-1的二端连接所述第2n开关管q2n的一端和第n电感ln的一端，所述第一电感l1的二端连接dc/dc变流器所有其他支路上电感的二端、第二电感c2的一端；

22、其中，1<m<n。

23、优选地，所述第一开关管q1、…、第2m-1开关管q2m-1、第2m开关管q2m均为器件一，所述第2m+1开关管q2m+1、第2m+2开关管q2m+2、…、第2n-1开关管q2n-1、第2n开关管q2n均为器件二，所述器件一及器件二为不同的开关管器件。

24、优选地，所述第一开关管q1、…、第2m-1开关管q2m-1、第2m开关管q2m为不具有反并联续流二极管的igbt或者igct；所述第2m+1开关管q2m+1、第2m+2开关管q2m+2、…、第2n-1开关管q2n-1、第2n开关管q2n为具有反并联续流二极管的igbt或者igct。

25、采用上述方法之后，电网输出连接变压器，变压器输出连接ac/dc变流器输入，ac/dc变流器输出连接dc/dc变流器输入，dc/dc变流器输出连接电解槽，所述ac/dc变流器采用一级pfc整流拓扑；所述dc/dc变流器采用多路buck并联拓扑，包括n个并联的开关管桥臂；所述ac/dc变流器先运行，然后所述dc/dc变流器启动，当所述制氢整流电源输出电压低于额定电压的一定比例值z时，所述dc/dc变流器工作于降压模式；当所述制氢整流电源输出电压大于等于额定电压的一定比例值z时，所述dc/dc变流器退出降压模式，所述dc/dc变流器的开关管桥臂的所有上管保持常开，所述dc/dc变流器的开关管桥臂的所有下管保持常闭，所述dc/dc变流器保持直通状态；所述额定电压的一定比例值z为额定电压的70％至90％；该电解制氢整流电源运行控制方法在低负载阶段使用ac-dc变流器加dc-dc变流器进行工作，具有良好的电压调节范围；在高负载阶段使用ac-dc变流器进行工作，dc-dc变流器处于恒导通工作模式，输出电压控制调节由dc/dc单元输出控制变为ad/dc单元输出控制，实现电源损耗节约50％左右，具有很好的节能效益。