[发明专利]一种电流源型PWM整流器电解水制氢系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种电流源型PWM整流器电解水制氢系统，其中交流微网与PWM整流器模块连接，PWM整流器模块与电解槽连接；监测单元监测电解槽中的氢气产生量和电解槽温度；电流采集单元测量流过电解槽的电流；模块控制单元，连接三相电流源型PWM整流器模块并与中央控制单元通过中央通信单元连接，接收中央控制单元下发的信息，同时上传PWM整流器模块的状态信息给中央控制单元；中央控制单元用于电解槽的电流控制、PWM整流器模块间均流控制、电解槽电流控制以及对电解槽水温的控制。还公开了一种控制方法。通过并联多个整流器模块，实现恒流控制及功率因数控制，确保模块间的电流均分，提高整个制氢系统的电源容量和功率因数。

技术领域

本发明涉及可再生能源微网电解水制氢技术领域，具体的说，是一种电流源型PWM整流器电解水制氢系统及控制方法。

背景技术

能源是现代社会发展与进歩的基本物质动力。石油、煤炭等传统化石燃料的大规模使用在一定的历史时期对人类社会的发展起到了巨大的推动作用，然而也产生了环境污染及存储量日渐缩减的现实问题。考虑到社会与国民经济可持续发展的重要性，光伏、风能等可再生新能源的高效、清洁发电技术得到大为支持与快速发展。但是规模化光伏或风力发电集中并网，可能导致光伏或风电可上网量与电网的接纳量之间存在矛盾；另一方面，新能源发电并网对于其品质本身有着较高的要求。导致无法尽数上网，出现大量弃风、弃光现象。氢能具有密度小、导热系数高、点燃快，储值密度高、无污染、配置灵活、用途广泛等特点。氢储能作为一种新型的储能方式，采用交流微网制氢的方式可解决规模化光伏或风能发电对电网的影响，避免发电可维持性不高的问题。此外还可以通过合理的控制策略提高电网相关指标。

传统制氢电源多是由变压器和晶闸管构成的整流器，这种电源谐波大，控制复杂，易对交流微网的电能质量和稳定性产生影响。并且当晶闸管整流器出现故障时，整个系统将无法正常工作。或者采用电压源型PWM整流器，虽然可以提高功率因数、抑制谐波电流，但是容量较小，不易控制成适合制氢的恒流源，不适合大规模制氢生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电流源型PWM整流器电解水制氢系统及控制方法，用于解决现有技术中由变压器和晶闸管构成的整流器电源谐波大、控制复杂以及电压源型PWM整流器容量较小，不易控制成适合制氢的恒流源，不适合大规模制氢生产的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种电流源型PWM整流器电解水制氢系统，包括交流微网、三相电流源型PWM整流器装置、控制单元、监测单元、电流采集单元和电解槽，其中：

交流微网的三相输出与三相电流源型PWM整流器装置的三相交流母线连接，三相电流源型PWM整流器装置的直流母线正负极与电解槽的正负极连接；

监测单元，用于监测电解槽中的氢气产生量和电解槽温度，并传递给控制单元；

电流采集单元，用于采集三相电流源型PWM整流器装置的交流侧电流和测量流过电解槽的电流并传递给控制单元；

控制单元，用于电解槽的电流控制和水温控制，并控制三相电流源型PWM整流器装置的开关管导通和关断时序以实现交错工作；控制单元还用于故障保护。

通过上述单元组成的系统以及各单元的作用，解决了现有技术中由变压器和晶闸管构成的整流器电源谐波大、控制复杂以及电压源型PWM整流器容量较小，不易控制成适合制氢的恒流源，不适合大规模制氢生产的问题。本制氢系统效率高、成本低；具有故障保护功能，具备高可靠性的优点。