本發(fā)明屬于制氫電源，具體涉及一種自適應(yīng)匹配電解負(fù)載動(dòng)態(tài)阻抗的制氫電源。

背景技術(shù)：

1、制氫電源是將交流電整流成直流電的裝置，其核心是電力電子器件，包括功率模塊、控制電路板、斷路器、濾波器、機(jī)柜等部件。目前制氫電源的技術(shù)路線基本為兩種：晶閘管(scr)、絕緣柵雙極晶體管(igbt)。在可再生能源制氫系統(tǒng)中，制氫電源向上承接電網(wǎng)電力，向下為電解槽提供穩(wěn)定的直流電：(1)電網(wǎng)和風(fēng)電供給的都是交流電，故需要通過ac/dc變流器將交流電變換為直流電；(2)光伏發(fā)出的直流電，則通過dc/dc變流器使直流電更為穩(wěn)定、平整。

2、目前傳統(tǒng)的制氫方式通常采用晶閘管制氫電源，其優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)成熟且適用于大功率場景，缺點(diǎn)在于有高諧波問題，電力質(zhì)量較低，需要配備諧波補(bǔ)償或抗諧波裝置，從而導(dǎo)致綜合轉(zhuǎn)化效率較低，此外，晶閘管電源響應(yīng)速度與功率調(diào)節(jié)速度較慢，不適應(yīng)新能源電網(wǎng)的高波動(dòng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種自適應(yīng)匹配電解負(fù)載動(dòng)態(tài)阻抗的制氫電源，以解決上述背景技術(shù)中提出的目前的制氫方式有高諧波問題，電力質(zhì)量較低，需要配備諧波補(bǔ)償或抗諧波裝置，從而導(dǎo)致綜合轉(zhuǎn)化效率較低，此外，晶閘管電源響應(yīng)速度與功率調(diào)節(jié)速度較慢，不適應(yīng)新能源電網(wǎng)的高波動(dòng)性的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種自適應(yīng)匹配電解負(fù)載動(dòng)態(tài)阻抗的制氫電源，包括制氫電源系統(tǒng)，所述制氫電源系統(tǒng)包括主電路模塊、控制系統(tǒng)模塊和輔助模塊，所述主電路模塊包括ac/dc整流器、dc/dc變換器、變壓器和濾波器，用于將交流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電，并提供電解槽所需的直流電壓；

3、所述控制系統(tǒng)模塊包括中央控制器、數(shù)據(jù)采集單元、執(zhí)行單元和人機(jī)交互界面，用于采集電流、電壓、溫度、濃度等數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制算法，實(shí)時(shí)調(diào)整電解槽電壓，實(shí)現(xiàn)對電解負(fù)載動(dòng)態(tài)阻抗的自適應(yīng)匹配，提高制氫效率；

4、所述數(shù)據(jù)采集單元包括電流互感器、電壓反饋線、超聲波液體濃度檢測儀、溫度傳感器和氫氣流量計(jì)，用于采集電解槽的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制器；

5、所述輔助模塊包括冷卻系統(tǒng)和保護(hù)電路，用于保證制氫電源的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

6、優(yōu)選的，所述制氫電源系統(tǒng)安裝在防護(hù)機(jī)箱的內(nèi)部，所述防護(hù)機(jī)箱的外側(cè)鉸接有箱門，所述防護(hù)機(jī)箱的上端安裝有散熱口，所述散熱口的內(nèi)部設(shè)置有散熱扇。

7、優(yōu)選的，所述執(zhí)行單元根據(jù)中央控制器的指令，控制pwm占空比、變壓器抽頭等，實(shí)現(xiàn)對電解槽電壓的調(diào)節(jié)。

8、優(yōu)選的，所述ac/dc整流器采用三相pwm整流器，具有低諧波、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效降低諧波污染，提高電力質(zhì)量，并適應(yīng)新能源電網(wǎng)的高波動(dòng)性；

9、所述dc/dc變換器采用移相全橋變換器，能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為電解槽所需的直流電壓，并進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)；

10、所述變壓器實(shí)現(xiàn)電壓隔離和電壓變換，保證電解槽的安全運(yùn)行；

11、所述濾波器濾除電路中的諧波，提高輸出電流質(zhì)量。

12、優(yōu)選的，所述中央控制器采用高性能處理器，能夠快速處理數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制算法，實(shí)時(shí)調(diào)整電解槽電壓，實(shí)現(xiàn)對電解負(fù)載動(dòng)態(tài)阻抗的自適應(yīng)匹配，提高制氫效率；

13、所述數(shù)據(jù)采集單元通過電流互感器、電壓反饋線、超聲波液體濃度檢測儀、溫度傳感器和氫氣流量計(jì)采集電解槽的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制器，為控制算法提供數(shù)據(jù)支持；

14、所述執(zhí)行單元根據(jù)中央控制器的指令，控制pwm占空比、變壓器抽頭等，實(shí)現(xiàn)對電解槽電壓的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對電解負(fù)載動(dòng)態(tài)阻抗的自適應(yīng)匹配；

15、所述人機(jī)交互界面采用觸摸屏，方便用戶操作和監(jiān)控制氫電源的運(yùn)行狀態(tài)。

16、優(yōu)選的，所述超聲波液體濃度檢測儀能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電解液的濃度，并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)模塊，以便控制系統(tǒng)模塊根據(jù)濃度變化調(diào)整電解槽電壓，從而提高制氫效率；

17、所述溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電解液的溫度，并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)模塊，以便控制系統(tǒng)模塊根據(jù)溫度變化調(diào)整電解槽電壓，從而提高制氫效率；

18、所述氫氣流量計(jì)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測氫氣流量，并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)模塊，以便控制系統(tǒng)模塊根據(jù)氫氣流量變化調(diào)整電解槽電壓，從而實(shí)現(xiàn)對制氫過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，提高制氫過程的可控性。

19、優(yōu)選的，所述冷卻系統(tǒng)采用風(fēng)冷或液冷方式，能夠?qū)⒃O(shè)備產(chǎn)生的熱量及時(shí)排出，保證制氫電源在安全、穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行；

20、所述保護(hù)電路對制氫電源進(jìn)行保護(hù)，例如過壓、過流、短路保護(hù)等，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。

21、優(yōu)選的，所述制氫電源系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展輸出電流容量，滿足不同規(guī)格電解槽的需求；

22、所述制氫電源系統(tǒng)具備自動(dòng)化程度高，可儲存歷史數(shù)據(jù)、設(shè)置工藝曲線等功能，方便用戶操作和使用。

23、優(yōu)選的，所述制氫電源系統(tǒng)具備智慧氫能管理系統(tǒng)，具備運(yùn)行監(jiān)測、分析診斷、運(yùn)營管理功能，方便用戶對制氫過程進(jìn)行監(jiān)控和管理。

24、優(yōu)選的，所述制氫電源系統(tǒng)適用于電網(wǎng)、光伏、風(fēng)電供電的電解水制氫，以及堿性、pem電解水制氫工藝，具有廣泛的應(yīng)用范圍。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)匹配電解負(fù)載動(dòng)態(tài)阻抗的制氫電源，具備以下有益效果：

26、1、本發(fā)明通過設(shè)置主電路模塊，實(shí)現(xiàn)了高效率、低諧波和高響應(yīng)速度的制氫電源；傳統(tǒng)的晶閘管制氫電源存在高諧波問題，電力質(zhì)量較低，需要配備諧波補(bǔ)償或抗諧波裝置，從而導(dǎo)致綜合轉(zhuǎn)化效率較低。而igbt-pwm主電路模塊具有低諧波、響應(yīng)速度快，綜合轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效降低諧波污染，提高電力質(zhì)量，并適應(yīng)新能源電網(wǎng)的高波動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的制氫過程；

27、2、本發(fā)明通過設(shè)置基于電解阻抗負(fù)載動(dòng)態(tài)自適應(yīng)算法的控制系統(tǒng)模塊，實(shí)現(xiàn)了對電解槽電壓的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，提高了制氫效率；傳統(tǒng)的制氫電源無法根據(jù)電解槽的動(dòng)態(tài)阻抗變化進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致制氫效率較低。而基于電解阻抗負(fù)載動(dòng)態(tài)自適應(yīng)算法的控制系統(tǒng)模塊能夠?qū)崟r(shí)采集電流、電壓、溫度、濃度等數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的控制算法，實(shí)時(shí)調(diào)整電解槽電壓，實(shí)現(xiàn)對電解負(fù)載動(dòng)態(tài)阻抗的自適應(yīng)匹配，從而提高制氫效率；

28、3、本發(fā)明通過設(shè)置超聲波液體濃度檢測儀和溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)了對電解液濃度和溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，提高了制氫過程的穩(wěn)定性；電解液的濃度和溫度對制氫效率有重要影響。超聲波液體濃度檢測儀和溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電解液的濃度和溫度，并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)模塊，以便控制系統(tǒng)模塊根據(jù)濃度和溫度變化調(diào)整電解槽電壓，從而提高制氫過程的穩(wěn)定性；

29、4、本發(fā)明通過設(shè)置氫氣流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對制氫過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了制氫過程的可控性；氫氣流量計(jì)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測氫氣流量，并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)模塊，以便控制系統(tǒng)模塊根據(jù)氫氣流量變化調(diào)整電解槽電壓，從而實(shí)現(xiàn)對制氫過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，提高制氫過程的可控性；

30、5、本發(fā)明通過設(shè)置防護(hù)機(jī)箱和散熱口，實(shí)現(xiàn)了對制氫電源的保護(hù)和散熱，提高了設(shè)備的可靠性和使用壽命；防護(hù)機(jī)箱能夠有效保護(hù)制氫電源免受外界環(huán)境的影響，散熱口則能夠?qū)⒃O(shè)備產(chǎn)生的熱量及時(shí)排出，從而保證制氫電源在安全、穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。