一种制氢电源软启动方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种制氢电源软启动方法及系统，所述方法包括以下步骤：线路二开关K2闭合，线路一开关K1断开；在线路二工作过程中，整流变流器单元以相控方式启动，其相控角逐步增大，AC/DC变流器单元工作在升压状态，整流变流器单元的相控角逐步增大直至AC/DC变流器单元输出母线电压达到预设电压；所述系统包括第一开关、线路一开关、线路二开关、整流变流器单元和AC/DC变流器单元及电解槽，该制氢电源软启动方法及系统采用一级制氢AC/DC拓扑实现输出母线的软启动，满足电解槽负载带载启动的需求，保持AC/DC+DC/DC两级拓扑的电能质量特性，实现简单及成本低。实现简单及成本低。实现简单及成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种制氢电源软启动方法及系统


[0001]本申请涉及制氢
，尤其涉及一种制氢电源软启动方法及系统。

技术介绍

[0002]在碳达峰和碳中和的需求背景下，节碳减排成为能源行业的共识。发展新能源，除风电、光伏之外，氢能源也成为新能源的一大需求领域。2020年我国氢气产量达到2500万吨，占全球产量的40％以上，成为世界第一大制氢大国，且近五年来氢气产量稳步增长。电解水制氢具有环保、储量大等优点而备受青睐。
[0003]制氢系统主要由变压器、制氢电源和电解槽组成。市场上批量应用的制氢电源，主要是晶闸管电源，主要优点是成本低，但电能质量特性较差，对电网环境谐波污染明显。
[0004]针对晶闸管整流电源的问题，新能源电控厂家推出了IGBT整流电源解决方案，目前主要应用为AC/DC+DC/DC两级拓扑方案，方案如图1及图2所示，该方案成本较高，无法满足电解槽负载带载启动的需求，输入为电网电压时，输出电压最低为不控整流电压，输出电压不能缓慢软启。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提出一种制氢电源软启动方法及系统，该制氢电源软启动方法及系统采用一级制氢AC/DC拓扑实现输出母线的软启动，满足电解槽负载带载启动的需求，保持AC/DC+DC/DC两级拓扑的电能质量特性，实现简单及成本低。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种制氢电源软启动方法，提供第一开关Q1、线路一开关K1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元、电解槽，线路一包括：第一开关Q1、线路一开关K1，线路二包括：第一开关Q1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元及电解槽；所述方法包括以下步骤：线路二开关K2闭合，线路一开关K1断开；在线路二工作过程中，整流变流器单元以相控方式启动，其相控角逐步增大，AC/DC变流器单元工作在升压状态，整流变流器单元的相控角逐步增大直至AC/DC变流器单元输出母线电压达到预设电压；在线路二工作过程中，AC/DC变流器单元输出母线电压达到预设电压后，当检测到整流变流器单元的输入电压过零点后，线路一开关K1闭合，线路二开关K2断开，AC/DC变流器单元进入稳定工作状态。
[0007]优选地，所述AC/DC变流器单元的输出母线电压上升速度由整流变流器单元的相控角控制。
[0008]优选地，所述相控角为整流变流器单元的交流电瞬时值中的角度量。
[0009]优选地，所述整流变流器单元由晶闸管全桥整流拓扑组成，所述AC/DC变流器单元由三相全桥Boost升压拓扑组成。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种采用上述制氢电源软启动方法的系统，包括第一开关Q1、线路一开关K1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元、电解槽，线路一包括：第一开关Q1、线路一开关K1，线路二包括：第一开关Q1、线路二开关K2、整流
变流器单元和AC/DC变流器单元及电解槽；所述AC/DC变流器单元包括AC/DC变流器单元主电路及与所述AC/DC变流器单元主电路输入端连接的电感L1，所述整流变流器单元的输入端连接电网第一相电压输出端和第二相电压输出端，所述整流变流器单元输出端接电感L1的输入一端和输入三端；所述第一开关Q1包括三个输入端及三个输出端，分别为：输入一端、输入三端、输入五端、输出二端、输出四端及输出六端；所述第一开关Q1的输出六端连接电感L1的输入五端；所述第一开关Q1输出二端连接线路二开关K2输入一端和线路一开关K1的输入一端；所述第一开关Q1的输出四端连接线路二开关K2的输入三端和线路一开关K1的输入三端；所述第一开关Q1的输出六端连接电感L1的输入五端。
[0011]优选地，所述整流变流器单元包括四个晶闸管，分别为：第一晶闸管D1、第二晶闸管D2、第三晶闸管D3及第四晶闸管D4；
[0012]所述线路二开关K2的输出二端连接第一晶闸管D1的阳极二端和第二晶闸管D2的阴极一端，所述线路二开关K2的输出四端连接第三晶闸管D3的阳极二端和第三晶闸管D4的阴极一端；第一晶闸管D1的阴极一端和第三晶闸管D3的阴极一端相连接，并输出连接电感L1的输入一端；第二晶闸管D2的阳极二端和第四晶闸管D4的阳极二端相连接，并输出连接电感L1的输入三端。
[0013]优选地，所述AC/DC变流器单元主电路包括六个IGBT器件，所述AC/DC变流器单元还包括与所述AC/DC变流器单元主电路输出端连接的母线电容C1，所述六个IGBT器件分别为：第一IGBT器件、第二IGBT器件、第三IGBT器件、第四IGBT器件、第五IGBT器件、第六IGBT器件；
[0014]电感L1的输出二端连接第一IGBT器件的发射极二端和第二IGBT器件的集电极一端；电感L1的输出四端连接第三IGBT器件的发射极二端和第四IGBT器件的集电极一端；电感L1的输出六端连接第五IGBT器件的发射极二端和第六IGBT器件的集电极一端；第一IGBT器件的集电极一端、第三IGBT器件的集电极一端和第五IGBT器件的集电极一端连接到一起，并输出连接至母线电容的阳极一端；第二IGBT器件的发射极二端、第四IGBT器件的发射极二端和第六IGBT器件的发射极二端连接到一起，并输出连接至母线电容C1的阴极二端。
[0015]优选地，所述整流变流器单元包括两个晶闸管及两个二极管，分别为：第一二极管D1、第二晶闸管TR2、第三二极管D3及第四晶闸管TR4；所述AC/DC变流器单元还包括与所述AC/DC变流器单元主电路输出端连接的母线电容C1；
[0016]线路二开关K2的输出二端连接第一二极管D1的阳极二端和第二晶闸管TR2的阴极一端；线路二开关K2的输出四端连接第三二极管D3的阳极二端和第四晶闸管TR4的阴极一端；第一二极管D1的阴极一端和第三二极管D3的阴极一端相连接，并输出连接电感L1输入一端；第二晶闸管TR2的阳极二端和第四晶闸管TR4的阳极二端相连接，并输出连接电感L1输入三端。
[0017]优选地，所述整流变流器单元包括两个晶闸管及两个二极管，分别为：第一晶闸管TR1、第二二极管D2、第三晶闸管TR3及第四二极管D4；所述AC/DC变流器单元还包括与所述AC/DC变流器单元主电路输出端连接的母线电容C1；
[0018]线路二开关K2的输出二端连接第一晶闸管TR1的阳极二端和第二二极管D2的阴极一端；线路二开关K2的输出四端连接第三晶闸管TR3的阳极二端和第四二极管D4的阴极一端；第一晶闸管TR1的阴极一端和第三晶闸管TR3的阴极一端相连接，并输出连接电感L1输
入1端；第二二极管D2的阳极二端和第四二极管D4的阳极二端相连接，并输出连接电感L1的输入三端。
[0019]采用上述方法及系统之后，提供第一开关Q1、线路一开关K1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元、电解槽，线路二包括：第一开关Q1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元及电解槽，线路一包括：第一开关Q1、线路一开关K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制氢电源软启动方法，其特征在于，提供第一开关Q1、线路一开关K1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元、电解槽，线路一包括：第一开关Q1、线路一开关K1，线路二包括：第一开关Q1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元及电解槽；所述方法包括以下步骤：线路二开关K2闭合，线路一开关K1断开；在线路二工作过程中，整流变流器单元以相控方式启动，其相控角逐步增大，AC/DC变流器单元工作在升压状态，整流变流器单元的相控角逐步增大直至AC/DC变流器单元输出母线电压达到预设电压；在线路二工作过程中，AC/DC变流器单元输出母线电压达到预设电压后，当检测到整流变流器单元的输入电压过零点后，线路一开关K1闭合，线路二开关K2断开，AC/DC变流器单元进入稳定工作状态。2.根据权利要求1所述的制氢电源软启动方法，其特征在于，所述AC/DC变流器单元的输出母线电压上升速度由整流变流器单元的相控角控制。3.根据权利要求2所述的制氢电源软启动方法，其特征在于，所述相控角为整流变流器单元的交流电瞬时值中的角度量。4.根据权利要求1所述的制氢电源软启动方法，其特征在于，所述整流变流器单元由晶闸管全桥整流拓扑组成，所述AC/DC变流器单元由三相全桥Boost升压拓扑组成。5.一种采用权利要求1所述的制氢电源软启动方法的系统，其特征在于，包括第一开关Q1、线路一开关K1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元、电解槽，线路一包括：第一开关Q1、线路一开关K1，线路二包括：第一开关Q1、线路二开关K2、整流变流器单元和AC/DC变流器单元及电解槽；所述AC/DC变流器单元包括AC/DC变流器单元主电路及与所述AC/DC变流器单元主电路输入端连接的电感L1，所述整流变流器单元的输入端连接电网第一相电压输出端和第二相电压输出端，所述整流变流器单元输出端接电感L1的输入一端和输入三端；所述第一开关Q1包括三个输入端及三个输出端，分别为：输入一端、输入三端、输入五端、输出二端、输出四端及输出六端；所述第一开关Q1的输出六端连接电感L1的输入五端；所述第一开关Q1输出二端连接线路二开关K2输入一端和线路一开关K1的输入一端；所述第一开关Q1的输出四端连接线路二开关K2的输入三端和线路一开关K1的输入三端；所述第一开关Q1的输出六端连接电感L1的输入五端。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述整流变流器单元包括四个晶闸管，分别为：第一晶闸管D1、第二晶闸管D2、第三晶闸管D3及第四晶闸管D4；所述线路二开关K2的输出二端连接第一晶闸管D1的阳极二端和第二晶闸管D2的阴极一端，所述线路二开关K2的输出四端连接第三晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢峰，周党生，吕一航，张亚春，
申请(专利权)人：西安市博润电气有限公司，
类型：发明
国别省市：