[实用新型]超大功率电源系统

说明书

本申请提供一种超大功率电源系统，包括：移相变压器，被配置为将高压交流电转换为多组低压交流电；每组低压交流电连接一个移相整流支路，每一支路并联有多个恒流模块；每个恒流模块的正负输出分别并联在一起作为整个电源系统的正极和负极。本实用新型的超大功率电源系统通过恒流模块的电流分配控制实现各个移相支路的电流平衡，达成0.99以上的功率因数以及5％以下的电流谐波失真总量，具有高效率、快速响应的电流调节效果。

技术领域

本实用新型属于电源技术领域，更具体地涉及一种超大功率电源系统。

背景技术

氢能是一种高效清洁的二次能源，在碳中和目标的背景下，氢气得到越来越广泛的使用。氢气的生产主要有两种途径：一是用石化工业的方法从天然气制氢或煤加水来制氢，这样的制氢过程有二氧化碳排放，在减碳排放目标的压力下会越来越多受到限制；另一种方法是通过电解水来制氢，如果使用可再生能源产生的电力，这样的制氢过程是零碳排放的，由电解水生产的氢我们称之为“绿氢”，“绿氢”的需求将大幅度增加。

电解水制氢是采用一定电压的直流电，通过电化学过程在电解槽内将水分解成氢气和氧气，电解水的直流电压一般从几十伏到几百伏，将来也有可能到千伏以上，电流高达数千安至数万安，功率达到几个到几十个MW，通常由10kV，35kV或以上的三相交流配电经过整流以及适当的电压控制方式得到大功率的直流电流。电解水的主要成本来自电力的消耗，因此电解水电源的效率是一个非常关键的指标，直接影响电解水制氢的成本。

目前大功率电源大多采用三相有载调压变压器降压，再通过大功率二极管或可控硅整流的方式来获得直流电，三相有载调压变压器具有多个抽头绕组，通过切换绕组电压来实现输出电压的粗调，再通过控制可控硅的导通角或在二极管整流中串入饱和电感来细调输出电压，从而得到大功率直流电流。这种传统的大功率整流电源主要的问题是电网侧谐波电流大，电磁兼容性能差，对电网的谐波污染很严重，即使在额外增加谐波治理的情况下，功率因数也只能做到0.9～0.92左右，有大量的无功功率产生，给电网增加负担。另外可控硅或饱和电感的调节方式，是以工频周期为基础单位，响应时间一般在数个工频周期，电流源的响应速度受到很大限制，一般在数秒的量级，不能及时响应电解过程的一些快速变化，会导致电解槽电压过冲等问题，影响电解水的效率。另外三相有载调压器是一个机械动作的组件，绕组切换开关会随着切换次数的增加而带来质量隐患，因此三相有载调压器需要定期的检修，也增加设备的维护成本，影响电解水制氢的产能。

采用移相变压器的多重整流是三相大功率整流提高功率因数的常见做法，这种做法需要解决各个移相支路间的电流平衡问题，传统的做法是在各个整流支路的输出串联相互耦合的均流电感，或者降低各个移相支路的电压，然后在整流输出测将电压串联起来以达到各个移相支路电流相等的效果，这些做法使得系统体积变得庞大效率降低，而且单纯的移相整流只解决了输出功率因数的问题，输出电流调节的问题并没有解决，还需要专门的调节机制来实现电流调节。

因此，我们非常需要一种高效率，高功率因数，无谐波污染，且具有快速调节功能的高可靠性大功率整流电源。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超大功率电源系统，获得高效率，高功率因数，无谐波污染，且具有快速调节功能的高可靠性大功率整流电源。

本实用新型公开了一种超大功率电源系统，包括：

移相变压器，被配置为将高压交流电转换为多组低压交流电；

每组低压交流电连接一个移相整流支路，每一支路并联有多个恒流模块；

每个恒流模块的正负输出分别并联在一起作为整个电源系统的正极和负极。

可选的，还包括控制电路，所述控制电路被配置为检测电解槽的总电流，并根据系统的电流设定值，逐渐给出恒流模块的电流参考信号，使得各个恒流模块的电流值同步上升至总的输出电流逐渐达到预设值。

可选的，所述电流参考信号的端口为数字端口。