[发明专利]基于市电功率补偿的风电非并网制氢系统及其控制方法

权利要求书

1.一种基于市电功率补偿的风电非并网制氢系统，其特征在于：它包括风力发电机，风力发电机的风电输出端口经由风电稳压逆变器、谐振降压变换器与电解水制氢装置的输入端口连接，市电电网经由市电AC/DC逆变器、谐振半桥变换器与电解水制氢装置的输入端口连接，中央控制系统采集风电稳压逆变器、市电AC/DC逆变器的输出电压和输出电流，以及采集电解水制氢装置的功率数据，中央控制系统对谐振降压变换器进行MPPT控制以及对谐振半桥变换器进行PWM控制，其中：

谐振降压变换器包括谐振降压变换电路，其中：谐振降压变换电路包括晶闸管；晶闸管的负极与风电稳压逆变器的正极输出端连接；晶闸管的负极分两路，一路经由串联的第一二极管、第二二极管与风电稳压逆变器的负极输出端连接，第一二极管的负极与晶闸管的正极连接，另一路与第一电感的一端连接；第一电感的另一端分两路，一路经由第三二极管与风电稳压逆变器的负极输出端连接，第三二极管的正极与风电稳压逆变器的负极输出端连接，另一路经由第三电容与风电稳压逆变器的负极输出端连接，第三电容的负极与风电稳压逆变器的负极输出端连接，风电稳压逆变器的正、负极输出端之间连接有第一电容，风电稳压逆变器的负极输出端与第一、第二二极管的公共端之间连接有第二电容，第三二极管的正极与第三电容的负极之间连接有第二电感，第三电容的正极经由第四二极管与电解水制氢装置的正输入端连接，第三电容的负极与电解水制氢装置的负输入端连接，晶闸管的控制极与中央控制系统的相应控制端连接；

谐振半桥变换器包括谐振半桥变换电路，其中：谐振半桥变换电路包括连接在市电AC/DC逆变器的正、负极输出端之间的串联的第一晶闸管和第二晶闸管，第一晶闸管和第二晶闸管的控制极与中央控制系统的相应控制端连接，第二晶闸管的正极经由第三电感、变压器的原边、第四电容后与自身负极连接，变压器的原边并联有第四电感，变压器的第一副边的正极经由第五二极管、第五电感、第五电容、第六二极管与变压器的第二副边的负极连接，第五二极管的正极与变压器的第一副边的正极连接，第六二极管的正极与变压器的第二副边的负极连接，变压器的第一、第二副边的公共端分别与第五、第六二极管的负极连接，第五电容的两端与电解水制氢装置的正、负输入端连接。

2.如权利要求1所述的基于市电功率补偿的风电非并网制氢系统，其特征在于：

所述谐振降压变换器、所述谐振半桥变换器分别与所述电解水制氢装置之间通过直流母线相连。

3.如权利要求1或2所述的基于市电功率补偿的风电非并网制氢系统，其特征在于：

所述电解水制氢装置为利用可再生能源制氢的碱性或SPE电解水制氢装置。

4.如权利要求1或2所述的基于市电功率补偿的风电非并网制氢系统，其特征在于：

所述中央控制系统包括PLC可编程逻辑控制器、MCU多点控制单元或DSP高速数字信号处理器中的一种或多种。

5.一种权利要求1至4中任一项所述的基于市电功率补偿的风电非并网制氢系统的控制方法，其特征在于，它包括步骤：

当风力发电机处于无风时段或风速过大停机时段，风电稳压逆变器的输出功率为0时，中央控制系统对谐振半桥变换器进行PWM控制，使谐振半桥变换器输出功率等于电解水制氢装置制氢所需功率；

当风力发电机处于风速过小的功率低谷时段，风电稳压逆变器的输出功率小于电解水制氢装置制氢所需功率时，中央控制系统对谐振降压变换器进行MPPT控制以及对谐振半桥变换器进行PWM控制，使谐振降压变换器和谐振半桥变换器的输出电压相等，在谐振降压变换器以最大输出功率输出的基础上，使谐振降压变换器和谐振半桥变换器的输出功率之和等于电解水制氢装置制氢所需功率，实现市电功率对风电功率不足的补偿。