制氢电源装置的制作方法

本技术主要涉及制氢，具体涉及一种制氢电源装置。

背景技术：

1、制氢电源装置是一种将电能转化成化学能的设备，广泛应用于氢气发生、氢气制备的领域。在现有制氢系统中，制氢电源装置作为一个重要环节，其核心作用就是将从交流电网获取电能，通过电力电子变换器件，给电解槽供电。制氢电源装置的构成如图1所示。

2、如图2所示，当前主流制氢电源装置的工作方式是制氢站管理系统(后简称管理系统)根据电解槽状态给制氢电源装置提供电流指令，制氢电源装置接受管理系统电流指令来被动执行。即目前制氢电源装置与电解槽的连接仅仅是提供直流电源，并未与电解槽有更多二次信号连接，制氢电源的投入退出、提供电流的指令均是从制氢站的管理系统获得，制氢电源装置作为一个电源装置，其功能仅仅是一个提供直流能量的来源。

3、上述方案完全依赖管理系统的指令可靠性，制氢电源装置并不能主动发现电解槽的生命状态(是否短路等故障)，只能被动接受指令输出电流，无法主动判断电解槽状态，故障保护无法做到主动及时。此外，由于电解槽由于使用时间的缘故，电解槽阻抗随时间也会变化，如果采用停机检查，也会给检修带来不便，增加检修成本。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种实时性好的制氢电源装置。

2、为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

3、一种制氢电源装置，包括控制器、主电路和阻抗检测单元，所述主电路包括ac/dc单元和dc/dc单元，所述ac/dc单元的输入端与电网相连，所述ac/dc单元的输出端与dc/dc单元的输入端相连，所述dc/dc单元的输出端与所述电解槽相连；所述阻抗检测单元包括高频交流电源、电压检测件和电流检测件；所述高频交流电源的输出端与所述dc/dc单元的输出端相连，用于向dc/dc单元的输出端输入高频交流信号；所述电压检测件位于所述dc/dc单元的输出端，用于检测dc/dc单元的输出端的电压信号；所述电流检测件位于所述dc/dc单元的输出端，用于检测dc/dc单元的输出端的电流信号；所述高频交流电源、电压检测件和电流检测件均与所述控制器相连。

4、作为上述技术方案的进一步改进：

5、还包括辅助回路，所述辅助回路包括隔离升压变压器和整流单元，所述隔离升压变压器的输入端与交流电源相连，所述隔离升压变压器的输出端与整流单元的输入端相连，所述整流单元的输出端与所述ac/dc单元的输出端相连。

6、所述交流电源与隔离升压变压器的输入端之间设置有预充电单元。

7、所述ac/dc单元为三电平整流电路。

8、所述dc/dc单元为两电平斩波电路。

9、所述ac/dc单元的输入端与电网之间设置有交流断路器，所述交流断路器与所述控制器相连。

10、所述交流断路器与ac/dc单元的输入端之间设有三相交流电抗器和三相交流滤波电容。

11、所述dc/dc单元的输出端与所述电解槽之间设置有直流隔离开关，所述直流隔离开关与所述控制器相连。

12、所述dc/dc单元的输出端与直流隔离开关之间设置有斩波电抗器。

13、所述ac/dc单元的输出端与dc/dc单元的输入端之间设有电流传感器。

14、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

15、本实用新型的制氢电源装置，自带电解槽阻抗检测功能，能够及时对电解槽的阻抗进行检测，防止电解槽未及时检修导致的故障扩大化；相对于原有需要通过制氢站管理系统采集电解槽状态并分析判断后，再给制氢电源装置发出切断电源指令这一长时间的故障保护情况，本实用新型的制氢电源装置能够及时切断能量来源，并主动提醒制氢站管理系统及时检修电解槽。

16、本实用新型的制氢电源装置，利用目前已有的硬件(控制器、电压传感器和电流传感器等)，无需新增硬件，即可实现制氢电源装置的功能增加，实时检测电解槽的阻抗，大大降低了设备投资成本及后续的维护成本。

技术特征：

1.一种制氢电源装置，其特征在于，包括控制器(5)、主电路(1)和阻抗检测单元(3)，所述主电路(1)包括ac/dc单元(11)和dc/dc单元(12)，所述ac/dc单元(11)的输入端与电网相连，所述ac/dc单元(11)的输出端与dc/dc单元(12)的输入端相连，所述dc/dc单元(12)的输出端与电解槽(2)相连；所述阻抗检测单元(3)包括高频交流电源(31)、电压检测件(32)和电流检测件(33)；所述高频交流电源(31)的输出端与所述dc/dc单元(12)的输出端相连，用于向dc/dc单元(12)的输出端输入高频交流信号；所述电压检测件(32)位于所述dc/dc单元(12)的输出端，用于检测dc/dc单元(12)的输出端的电压信号；所述电流检测件(33)位于所述dc/dc单元(12)的输出端，用于检测dc/dc单元(12)的输出端的电流信号；所述高频交流电源(31)、电压检测件(32)和电流检测件(33)均与所述控制器(5)相连。

2.根据权利要求1所述的制氢电源装置，其特征在于，还包括辅助回路(4)，所述辅助回路(4)包括隔离升压变压器(42)和整流单元(43)，所述隔离升压变压器(42)的输入端与交流电源相连，所述隔离升压变压器(42)的输出端与整流单元(43)的输入端相连，所述整流单元(43)的输出端与所述ac/dc单元(11)的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的制氢电源装置，其特征在于，所述交流电源与隔离升压变压器(42)的输入端之间设置有预充电单元(41)。

4.根据权利要求1或2或3所述的制氢电源装置，其特征在于，所述ac/dc单元(11)为三电平整流电路。

5.根据权利要求1或2或3所述的制氢电源装置，其特征在于，所述dc/dc单元(12)为两电平斩波电路。

6.根据权利要求1或2或3所述的制氢电源装置，其特征在于，所述ac/dc单元(11)的输入端与电网之间设置有交流断路器，所述交流断路器与所述控制器(5)相连。

7.根据权利要求6所述的制氢电源装置，其特征在于，所述交流断路器与ac/dc单元(11)的输入端之间设有三相交流电抗器和三相交流滤波电容。

8.根据权利要求1或2或3所述的制氢电源装置，其特征在于，所述dc/dc单元(12)的输出端与所述电解槽(2)之间设置有直流隔离开关，所述直流隔离开关与所述控制器(5)相连。

9.根据权利要求8所述的制氢电源装置，其特征在于，所述dc/dc单元(12)的输出端与直流隔离开关之间设置有斩波电抗器。

10.根据权利要求1或2或3所述的制氢电源装置，其特征在于，所述ac/dc单元(11)的输出端与dc/dc单元(12)的输入端之间设有电流传感器。

技术总结
本技术公开了一种制氢电源装置，包括控制器、主电路和阻抗检测单元，主电路包括AC/DC单元和DC/DC单元，AC/DC单元的输入端与电网相连，AC/DC单元的输出端与DC/DC单元的输入端相连，DC/DC单元的输出端与电解槽相连；阻抗检测单元包括高频交流电源、电压检测件和电流检测件；高频交流电源的输出端与DC/DC单元的输出端相连，电压检测件位于DC/DC单元的输出端，电流检测件位于DC/DC单元的输出端，高频交流电源、电压检测件和电流检测件均与控制器相连。本技术具有结构简单、成本低且实时性好等优点。

技术研发人员：吴雪峰,梅文庆,陈洁莲,王雄,蔡宇峰,高原,宁佳伟,许汝波,陶洪亮,宋乾儒,谷涛,谭宇
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：20230531
技术公布日：2024/1/15