【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，特别涉及一种适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器。
技术介绍
1、大规模制氢技术是实现可再生能源高比例消纳、保障国家能源安全的有效途径。制氢变换器是连接电网与制氢系统的电能变换装置，是电解水制氢系统的核心部件。由于新能源发电具有波动性和间歇性特征，使得电解制氢系统运行功率在0-100％之间动态变化，一方面宽范围输入电压对制氢变换器增益范围和降压比提出更高的要求，另一方面，制氢变换器通常在额定工作点效率最高，而宽范围功率波动使得制氢变换器大部分时间偏离最佳效率工作点，导致综合工况效率低下。现有制氢变换器技术由于电压增益范围小、宽范围工作效率低而无法满足波动性制氢场景的需要，亟需开展一种适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器。
技术实现思路
1、为了能够解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，以解决新能源波动性输入下宽输入电压范围对制氢变换器宽电压增益的需求，并提升宽功率范围波动下的电能变换效率。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，包括电网、整流单元、变换单元和负载；
3、所述整流单元为多电平整流器，所述多电平整流器的输入端与所述电网的输出端三相交流连接，所述多电平整流器的输出端为直流母线，所述直流母线上串联设置若干个第一电容，所述第一电容用于输出电压；
4、所述变换单元包括与若干个所述第一电容一一对应的若干
5、进一步地，所述llc谐振变换模块包括逆变电路、谐振电路、高频变压器和输出整流电路；
6、所述逆变电路为全控型全桥电路或全控型半桥电路，所述逆变电路的输入端接对应的所述第一电容两端、输出端与所述谐振电路的输入端相连接；
7、所述谐振电路的输出端与所述高频变压器的输入端相连接；
8、所述输出整流电路的输入端与所述高频变压器的输出端相连接，所述输出整流电路的输出端为直流输出并接所述负载两端。
9、进一步地，所述逆变电路包括由开关一控制的第一桥臂，由开关二控制的第二桥臂，由开关三控制的第三桥臂，以及由开关四控制的第四桥臂；
10、所述第一桥臂与所述第三桥臂串联构成串联线路一，所述第二桥臂与所述第四桥臂串联构成串联线路二，所述串联线路一与所述串联线路二并联接于对应的所述第一电容两端；
11、所述串联线路一包括中心一，所述中心一为所述第一桥臂与所述第三桥臂的串联连接点；
12、所述串联线路二包括中心二，所述中心二为所述第二桥臂与所述第四桥臂的串联连接点；
13、所述谐振电路的输入端与所述中心一、所述中心二相连接。
14、进一步地，所述开关一、所述开关二、所述开关三、所述开关四为mosfet或igbt。
15、进一步地，所述谐振电路包括依次串联的第一电感、第二电感和第二电容；
16、所述第二电感并联于所述高频变压器的原边两端，或第二电感是高频变压器的励磁电感。
17、进一步地，所述输出整流电路为全桥整流电路或全波整流电路。
18、进一步地，所述输出整流电路包括由开关五控制的第五桥臂，由开关六控制的第六桥臂，由开关七控制的第七桥臂，以及由开关八控制的第八桥臂；
19、所述第五桥臂与所述第七桥臂串联构成串联线路三，所述第六桥臂与所述第八桥臂串联构成串联线路四，所述串联线路三与所述串联线路四并联接于所述负载两端；
20、所述串联线路三包括中心三，所述中心三为所述第五桥臂与所述第七桥臂的串联连接点；
21、所述串联线路四包括中心四，所述中心四为所述第六桥臂与所述第八桥臂的串联连接点；
22、所述高频变压器的副边一端与所述中心三电连接、另一端与所述中心四电连接。
23、进一步地，所述开关五、所述开关六、所述开关七、所述开关八为不控器件或可控器件或不控器件与可控器件的组合。
24、进一步地，所述不控器件为二极管，所述可控器件为晶闸管或mosfet或igbt。
25、进一步地，所述整流单元为三电平整流器。
26、本专利技术的有益效果是：
27、1.本专利技术通过第一电容与llc谐振变换模块一一对应实现变换单元的模块化设计，有利于宽功率范围波动下的电能变换效率提升：可以在不同功率下投切不同数量运行的llc谐振变换模块满足功率运行能力的需求，从而实现新能源波动输入下宽功率范围的效率提升；
28、2.本专利技术通过变换单元的模块化设计便于实现故障冗余控制，即llc谐振变换模块可在故障情况下选择切除相应故障相而不用停机，可减少电源停机对电解堆寿命的影响；
29、3.本专利技术前级采用多电平整流器，可满足整流侧大功率运行条件的需求，同时可以通过控制多电平整流器中的开关器件实现快速动态响应以及若干个第一电容输出电压值的灵活调节，将llc谐振变换模块的输入端设置在串联设置的每个第一电容两端，相比若干个llc谐振变换模块连接同一输入增加了一项均流控制自由度；后级采用llc谐振变换模块进一步对输出直流电压进行调节，若干个llc谐振变换模块通过输出端并联可以增大输出电流、减小输出纹波，并具有模块化特征，便于实现变载、故障切相以及大功率拓展；
30、4.本专利技术llc谐振变换模块中的高频变压器具有体积小、功率密度高的优点，可以实现输入侧和输出侧的电气隔离，且通过设计变压器的匝比，增大降压比实现低电压输出，满足制氢系统低电压供电的要求。
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1.一种适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，包括电网、整流单元、变换单元和负载；
2.根据权利要求1所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述LLC谐振变换模块包括逆变电路、谐振电路、高频变压器和输出整流电路；
3.根据权利要求2所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述逆变电路包括由开关一控制的第一桥臂，由开关二控制的第二桥臂，由开关三控制的第三桥臂，以及由开关四控制的第四桥臂；
4.根据权利要求3所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述开关一、所述开关二、所述开关三、所述开关四为MOSFET或IGBT。
5.根据权利要求2所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述谐振电路包括依次串联的第一电感、第二电感和第二电容；
6.根据权利要求2所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述输出整流电路为全桥整流电路或全波整流电路。
7.根据权利要求6所述的适用于新能源场景的大功率
8.根据权利要求7所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述开关五、所述开关六、所述开关七、所述开关八为不控器件或可控器件或不控器件与可控器件的组合。
9.根据权利要求8所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述不控器件为二极管，所述可控器件为晶闸管或MOSFET或IGBT。
10.根据权利要求1-9任一项所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述整流单元为三电平整流器。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，包括电网、整流单元、变换单元和负载；
2.根据权利要求1所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述llc谐振变换模块包括逆变电路、谐振电路、高频变压器和输出整流电路；
3.根据权利要求2所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述逆变电路包括由开关一控制的第一桥臂，由开关二控制的第二桥臂，由开关三控制的第三桥臂，以及由开关四控制的第四桥臂；
4.根据权利要求3所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述开关一、所述开关二、所述开关三、所述开关四为mosfet或igbt。
5.根据权利要求2所述的适用于新能源场景的大功率电解水制氢用变换器，其特征在于，所述谐振电路包括依次串联的第一电感、第二电感和第二电容；
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓娜，康伟，邓占锋，冯倩，鲍伟，李凡，
申请(专利权)人：北京智慧能源研究院，
类型：发明
国别省市：
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