[发明专利]低压大功率光伏制氢电源装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种低压大功率光伏制氢电源装置及控制方法，属于光伏放电技术领域。本发明首先提出了一种低压大功率光伏制氢电源装置，包括光伏升压变换器组、光伏逆变器组、网侧三相电感、中频降压变压器、四个相同的三相二极管整流桥、低压滤波电路和制氢装置。本发明控制方法通过控制调节光伏升压变换器组的光伏电压使光伏升压变换器组输出一定功率，然后，通过控制光伏逆变器组将功率传输到中频降压变压器，最后，通过中频降压变压器将功率经过三相二极管整流桥和低压滤波电路传输到制氢装置。本发明低压大功率光伏制氢电源装置实现制氢装置稳定运行，满足了低压大功率光伏制氢的要求，且易于工程实现。

技术领域

本发明属于光伏放电技术领域，提供了一种低压大功率光伏制氢电源装置及控制方法。

背景技术

目前，氢能作为清洁低碳、安全高效的可再生能源，可以为社会发展解决环境资源等问题。同时，在电能质量等一些方面，光伏这一可再生能源的使用严重降低了光电的利用率，而制氢装置在电能质量方面体现出强适应性的优势，将光伏发电与清洁高效的氢能进行结合，是解决可再生能源发展瓶颈的有效途径。光伏制氢也作为一种新兴的制氢技术正逐渐成为制氢产业的的发展方向。但是，目前光伏制氢产业工艺还不是很成熟，存在一些问题需要解决。首先，现有的光伏制氢电源装置绝大多数单体容量小，产氢少，离大规模、大容量的工业化生存还有一定的距离；其次，光伏制氢电源装置由于各自的控制方法的复杂或者不足而导致装置的可靠性、稳定性还不够，这也会很大降低装置的转换效率；最后，满足输出低压且大功率运行的光伏制氢电源装置在光伏制氢技术方面还没有开始大范围研究。对于低压大功率光伏制氢电源装置及控制方法，部分专家学者给出了一些方法：

题为“用DC/DC变换器进行光伏直接耦合制氢的优化方法”，(《电源技术》，2018年第42卷第11期1668～1671)的文章提出光伏单元和制氢装置采用直流变换器直接耦合的制氢方法，文中采用的直流变换器装置虽然结构简单，但其装置能满足的容量过小，而且也没有提到能否实现输出低压制氢。

题为“含混合储能的光伏发电制氢系统控制策略研究”(河北科技大学， 2020年)的文章提出了含混合储能的光伏发电制氢结构和相关的控制策略，但是此文章提出的光伏制氢虽然可以满足大容量的需求，但是其拓扑结构因此较为复杂；同时文章中的控制策略也因为拓扑结构的复杂而繁琐。

题为“太阳能制氢直接耦合连接技术能量传递研究”，(《电源技术》，2014 年第38卷第01期63～66)的文章提出多种不同的光伏阵列与制氢装置结构的匹配方式，从而从中找到最佳配置方式，然而文中并没有进行相关仿真实验研究来验证系统的稳定性、可靠性，而且因为将光伏阵列与制氢装置直接连接，所以也无法满足装置大容量的要求。

上述文献虽然都对光伏制氢电源装置的设计，但是都存在不足之处，具体存在问题如下：

1、现有的光伏制氢电源装置在单体容量大、转换效率高、装置可靠性高等方面很难同时兼顾。

2、多数光伏制氢电源装置为了实现大容量，需要复杂的装置结构，也因此导致其控制方法较为繁琐。

3、对于满足输出低压且大功率运行的光伏制氢电源装置还没有大范围详细说明。

发明内容

为了克服以上提到的光伏制氢所存在的问题，针对光伏制氢电源单体容量小、转换效率低、装置设备可靠性低等问题，提供一种低压大功率光伏制氢电源装置及控制方法。

本发明的目的是这样实现的，本发明提供了一种低压大功率光伏制氢电源装置，包括一个光伏升压变换器组、一个光伏逆变器组、一个变压器侧三相电感、一个中频降压变压器、整流桥组、一个低压滤波电路和一个制氢装置；