[实用新型]制氢装备功率变换系统

说明书

本实用新型涉及制氢装备功率变换系统，制氢装备功率变换系统，包括n个并联连接的PEM电堆，n≥1，每个所述PEM电堆均包括m个串联连接的PEM单元，m≥1，每个所述PEM单元均并联连接一个DC/DC直流变换器，所述DC/DC直流变换器的低压端并联连接PEM单元，所述DC/DC直流变换器的高压端并联连接至所述PEM电堆的直流母线上。本实用新型提供了制氢装备功率变换系统，其效率高、成本低，控制简单。

技术领域

本实用新型涉及制氢装备技术领域，尤其涉及制氢装备功率变换系统。

背景技术

氢气是一种可再生的清洁能源，可通过碱性(ALK)电解、聚合物电解质膜(PEM)电解、固体氧化物(SOC)电解等方法制备。其中PEM电解因其稳定的效率和安全可靠的性能，被认为是一种前景广阔的制氢方法。在PEM电解中多个PEM单元串联连接为PEM电堆，串联的PEM单元越多，PEM电堆的电压越高，这样与电堆相连的电力电子变换器或者电源的效率越高，也就是说，整体上电解制氢的能源效率越高。然而，随着串联PEM单元数量的增加，由于PEM单元的寿命和制造工艺的差别，导致每个PEM单元的内阻存在差异，进而每个PEM单元的电压均不同，当其中一个或多个PEM单元的电压超过其所能承受的电压时，造成该PEM单元损坏，进而导致整个电堆将无法工作。

为解决上述问题，可在每个PEM单元上并联一个电力电子装置，单独控制每一个PEM单元的端口电压、端口电流和端口功率，然而电力电子装置的功率大，造价高，同时增加了整个制氢设备电力系统的控制复杂性。由于以上缺点，该方法未见有实际工业应用报道。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种制氢装备功率变换系统，其效率高、成本低，控制简单。

本实用新型采用的技术方案是：制氢装备功率变换系统，包括n个并联连接的PEM电堆，n≥1，每个所述PEM电堆均包括m个串联连接的PEM单元，m≥1，每个所述PEM单元均并联连接一个DC/DC直流变换器，所述DC/DC直流变换器的低压端并联连接PEM单元，所述DC/DC直流变换器的高压端并联连接至所述PEM电堆的直流母线上。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述制氢装备功率变换系统的电源接口连接电网接口电路，所述电网接口电路包括依次串联连接的三相电源、三相交流电抗器、三相不控整流器以及直流侧滤波器，所述直流侧滤波器的另一端串联连接制氢装备功率变换系统。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述制氢装备功率变换系统的电源接口连接电网接口电路，所述电网接口电路包括依次串联连接的三相电源、三相交流电抗器、全控整流器以及直流侧滤波器，所述直流侧滤波器的另一端串联连接制氢装备功率变换系统。

作为对上述技术方案的进一步限定，所述DC/DC直流变换器采用带高频变压器的双向变换器和带高频变压器的单向变换器中的其中一种。

本实用新型获得的制氢装备功率变换系统实现PEM单元的端口电压的均衡，避免单个PEM单元由于压降太大，导致PEM单元损坏，进而导致整个PEM电堆停止工作；提高PEM电堆的使用寿命，减小维护成本，降低投入成本，减少耗电量。

附图说明

图1为本实用新型制氢装备功率变换系统的电路图；

图2为本实用新型制氢装备功率变换系统与电网接口电路的连接示意图；

图3为本实用新型制氢装备功率变换系统与电网接口电路的另一种连接示意图。

附图说明：1-PEM单元；2-PEM电堆；3-DC/DC直流变换器；4-三相电源；5-三相交流电抗器；6-三相不控整流器；7-直流侧滤波器；8-全控整流器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。