[发明专利]一种三相堆叠交错直流制氢变换器

说明书

本申请公开了一种三相堆叠交错直流制氢变换器，包括：3个变换器桥臂、6个滤波电感和4个滤波电容；3个变换器桥臂由12个绝缘栅双极型晶体管和12个二极管构成，其中，12个绝缘栅双极晶体管构成三组桥臂。本申请具有很强的鲁棒性，动态性能好，响应时间快的优点。而且均流效果较好，具有很强的抗干扰性。

技术领域

本申请涉及电路领域，具体涉及一种三相堆叠交错直流制氢变换器。

背景技术

氢能是替代化石能源、推动社会可持续发展的必然选择。氢能作为一种二次能源，具有来源丰富、能量密度高、与储电之间有良好的互补性以及制运储方便灵活的优点，是21世纪最具发展潜力的清洁能源。另外，在风光制氢系统中，电解槽作为DC/DC变换器的负载，起到将电能转化为氢能的作用，且电解槽具有较好地适应可再生能源波动性、随机性的能力。

传统单相Buck变换器具有结构简单、控制方法成熟等优势，但存在输入电流断续、输出纹波电流过大和功率等级较低等缺点。结合堆叠交错技术，不仅实现降压功能，还能减小电流纹波，利于功率开关器件的选型。随着电力电子设备的容量和功率逐步提高，变换器中功率器件的可靠性也面临着巨大的挑战。为了解决大功率变换器中功率器件开关应力较大的问题，堆叠交错技术大量运用于实际系统中。堆叠交错变换器已成为大功率电源系统的重点发展方向，相对于传统大功率电源集中供电模式，前者可以有效地扩展电源容量，组成冗余系统提高运行的可靠性。堆叠交错结构的DC/DC变换器具有大幅减小输出侧电流纹波，减小储能元件体积与功率开关器件的电应力，提高系统功率密度的优点。

因此，针对不同直流电压等级，不同电流等级以及具有变载特性的水电解制氢设备研究高效率、低压大电流、微纹波、高功率密度以及具有可扩展性的中大非隔离DC/DC变换器及其控制对于风光制氢系统的发展具有重要意义。

发明内容

本申请公开了一种三相堆叠交错直流制氢变换器，大容量制氢储能系统中的制氢环节所需的高功率密度降压非隔离三相堆叠交错直流制氢变换器和电流均衡控制，双极性三相交错并联Buck变换器和双电解槽结构，借鉴传统6脉波相控整流的方法并进一步对IGBT高频斩波形成开关周期交错的调制方式。

为达到上述目的，本申请提供了以下方案：

一种三相堆叠交错直流制氢变换器，包括：3个变换器桥臂、6个滤波电感和4个滤波电容；

所述3个变换器桥臂由12个绝缘栅双极型晶体管和12个二极管构成，包括：晶体管S_a1x和晶体管S_a1y、晶体管S_a4x和晶体管S_a4y构成的变换器1号桥臂，晶体管S_b3x和晶体管S_b3y、晶体管S_b6x和晶体管S_b6y构成的变换器2号桥臂，晶体管S_c5x和晶体管S_c5y、晶体管S_c2x和晶体管S_c2y构成的变换器3号桥臂；每个所述晶体管均并联一个所述二极管；

所述3个变换器桥臂为并联连接；

所述滤波电感为电解槽侧滤波电感，包括：电感L₁、电感L₂、电感L₃、电感L₄、电感L₅和电感L₆；

所述滤波电容包括：电容C₁、电容C₂、电容C₃和电容C₄；其中，所述电容C₁和所述电容C₂为直流侧滤波电容，所述电容C₃和所述电容C₄为电解槽侧滤波电容。