[实用新型]一种大功率高可靠风力发电制氢系统

说明书

本实用新型公开了一种大功率高可靠风力发电制氢系统包括双三相永磁同步风力发电机，ABC三相绕组，DEF三相绕组，两个相互独立的三相绕组中性点，两套三相二极管整流桥，直流母线电容，N组DC‑DC变换器，电解水制氢装置。该系统通过配合使用双三相永磁同步风力发电机和两套三相二极管整流桥，可降低约75％的直流母线电流纹波，能够大幅降低直流母线电容容量。当系统中的发电机绕组，二极管整流桥，直流母线电容或DC‑DC变换器发生电气故障后，可通过将故障部分切除，利用冗余部分继续运行，从而提高系统的可靠性。

技术领域

本实用新型属于可再生能源制氢技术领域，特别是一种大功率高可靠风力发电制氢系统。

背景技术

近年来，在可再生能源应用领域里，风力发电发展迅猛，但是由于风力发电受自然环境影响存在发电功率大幅间歇波动的情况，并且电网负荷也存在一定的波动性，风力发电系统存在较高的弃风率。随着风力发电比重的不断增加，弃风浪费问题日益突出，不容忽视。与此同时，氢作为重要的工业原料和燃料电池的发电原料，得到越来越多的重视，利用可再生能源制氢成了解决弃风问题的重要途径。

另一方面，随着风力发电功率等级的不断提升，如何提升风力发电制氢系统的功率等级和可靠性具有重要的工程应用意义。

实用新型内容

实用新型目的：针对现有风力发电制氢系统功率等级受限，可靠性相对较低的问题，本实用新型提出一种大功率高可靠风力发电制氢系统，可以弥补现有风力发电制氢系统在功率等级和可靠性方面存在的缺点。

技术方案：本实用新型提供以下技术方案：一种大功率高可靠风力发电制氢系统，包括双三相永磁同步风力发电机，ABC三相绕组，DEF三相绕组，两个相互独立的三相绕组中性点，两套三相二极管整流桥，直流母线电容，N组 DC-DC变换器，电解水制氢装置；双三相永磁同步风力发电机的ABC三相绕组和DEF三相绕组输出端分别连接一套三相二极管整流桥，两套整流桥直流侧与同一直流母线电容连接，N组DC-DC变换器采用并联方式连接，并建立直流母线电容与电解水制氢装置的连接纽带。

作为优化，对于所述双三相永磁同步风力发电机，两套三相绕组空间上互差30°电角度，两套三相绕组的中性点相互独立。

作为优化，对于所述双三相永磁同步风力发电机，ABC三相绕组与DEF三相绕组分别通过各自三相二极管整流桥在直流侧连接。

作为优化，对于所述N组DC-DC变换器，N组变换器的输入端连接在同一两套三相二极管整流桥汇合的直流母线，输出端连接在同一电解水制氢装置的直流供电端。

作为优化，对于所述N组DC-DC变换器，任何一个DC-DC变换器发生故障后都可通过关闭控制信号方式将其从系统中切除。

有益效果：本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

(1)本方案采用的双三相永磁同步风力发电机通过将三相永磁同步发电机的绕组数量加倍大幅提升发电机的容量。

(2)本方案通过配合使用两套三相绕组互差30°电角度的双三相永磁同步风力发电机和两套三相二极管整流桥，可降低约75％的直流母线电压电流纹波，能够大幅降低直流母线电容容量。

(3)本方案根据DC-DC变换器最优效率下的运行功率范围及实时系统发电功率确定开启N组DC-DC变换器(17)中的M组，可以提升系统整体运行效率。

(4)本方案通过对M组DC-DC变换器之间建立360°/M的相位差，可以大幅降低电解水制氢装置的供电电流纹波，有效改善电解水制氢装置的寿命，并降低DC-DC变换器中的电容容量。

(4)本方案通过对发电机绕组、三相二极管整流器和DC-DC变换器建立冗余，可以在系统中ABC三相绕组，DEF三相绕组，三相二极管整流桥，直流母线电容或DC-DC变换器发生电气故障后，利用冗余部分继续运行，大幅提高系统的可靠性。