用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法及系统与流程

本发明涉及电源控制领域，特别涉及用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法及系统。

背景技术：

1、氢能作为一种新型可再生能源，具有储量丰富、能量密度高、清洁高效等优点。电解水制氢因其优异的环保和制氢性能获得广泛关注，近年来电解水制氢迎来了爆发式增长。其中制氢电源是电解水制氢中的核心装置，不同的制氢电源对电解产生氢气的纯度、效率以及电解槽使用寿命均存在不同的影响，电源的拓扑结构对于制氢系统的效率有着重要的意义。

2、制氢电源按照电能的来源不同分为两类，对于电能来自光伏电源等提供的直流电，需要经过dc/dc变换器为电解槽供电，而对于电网或风力发电机等提供的交流电，需要经过ac/dc变换器将交流电转换为直流电为电解槽供电。整流环节可以分为电流型和电压型两种，其中电流型整流电源可以更方便地控制输出电流，且具有输出电压范围宽、启动电流小、可靠的短路电流限制能力等优势，在制氢电源中得到了广泛应用。

3、现有的十二扇区空间脉冲宽度调制方法操作简便且开关损耗低，广泛应用于电流型整流器调制方案。但现有的控制方法在扇区交界处由于驱动信号的不规则导致了电流畸变的出现，由此使得输入电流并非规则的正弦波，会对前级的输入电压造成一定的谐波污染并且使得后级整流环节的输出电流纹波增加，影响整个电路的电能传输效果。

4、因此，需要提供用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法及系统，用于消除三相电流型整流电源输入电流在扇区切换处的畸变，降低输入电流谐波含量，降低输出电流纹波，提升整流电源效率。

技术实现思路

1、本发明提供用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，包括：对三相输入电压信号进行扇区划分，得到初始偶扇区信号和初始奇扇区信号；计算所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量；基于所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，确定目标载波频率；基于所述目标载波频率，确定偶扇区延长时间；基于所述偶扇区延长时间，生成目标偶扇区信号和目标奇扇区信号；基于所述目标偶扇区信号和所述目标奇扇区信号，生成三角载波信号；基于所述三角载波信号与基于所述三相输入电压信号得到的调制波，生成三相电流型整流电源的开关驱动信号。

2、进一步地，所述对三相输入电压信号进行扇区划分，得到初始偶扇区信号和初始奇扇区信号，包括：a相电压为最大值、b相和c相电压相等的时刻是初始奇扇区信号的开始点，以每30度为一个扇区信号划分的方式进行操作得到共6个初始奇扇区信号和6个初始偶扇区信号，所述6个初始奇扇区信号和6个初始偶扇区信号交替分布。

3、进一步地，计算所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，包括：基于以下公式计算所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，d*＝[fc*/(12*fin)]，其中，d*为所述初始偶扇区信号内的载波周期数量或所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，fc*为电流型pwm整流器的额定载波频率，fin为所述三相输入电压信号的频率，[]为取整操作。

4、进一步地，基于所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，确定目标载波频率，包括：将所述初始偶扇区信号内的载波周期数量延长半个；基于延长后的所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，确定所述目标载波频率。

5、进一步地，基于以下公式确定所述目标载波频率：fc＝fin*6*(2d*-0.5)，其中，fc为目标载波频率。

6、进一步地，基于所述目标载波频率，确定偶扇区延长时间，包括：基于以下公式确定所述偶扇区延长时间；todd＝0.5/fc，其中，todd为所述偶扇区延长时间。

7、进一步地，所述基于所述偶扇区延长时间，生成目标偶扇区信号和目标奇扇区信号，包括：基于所述偶扇区延长时间，对所述初始偶扇区信号进行延长，生成所述目标偶扇区信号；基于所述偶扇区延长时间，对所述初始奇扇区信号进行缩短，生成所述目标奇扇区信号。

8、进一步地，基于所述目标偶扇区信号和所述目标奇扇区信号，生成三角载波信号，包括：将所述目标偶扇区信号作为第一控制信号，控制所述计数器生成偶扇区三角载波信号；将所述目标奇扇区信号作为第二控制信号，控制所述计数器生成奇扇区三角载波信号。

9、进一步地，基于所述三角载波信号与基于所述三相输入电压信号得到的调制波，生成三相电流型整流电源的开关驱动信号，包括：将所述偶扇区三角载波信号与所述奇扇区三角载波信号进行逻辑或运算，得到的目标载波信号；将调制波信号与所述目标载波信号进行比较，当所述调制波信号的值大于所述目标载波信号的值时，开关驱动信号为高电平，当所述调制波信号的值大于或等于所述目标载波信号的值时，开关驱动信号为低电平。

10、本发明提供用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制系统，包括：扇区划分模块，用于对三相输入电压信号进行扇区划分，得到初始偶扇区信号和初始奇扇区信号；周期计算模块，用于计算所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量；频率计算模块，用于基于所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，确定目标载波频率；时间确定模块，用于基于所述目标载波频率，确定偶扇区延长时间；扇区调整模块，用于基于所述偶扇区延长时间，生成目标偶扇区信号和目标奇扇区信号；三角载波信号生成模块，用于基于所述目标偶扇区信号和所述目标奇扇区信号，生成三角载波信号；开关驱动信号生成模块，用于基于所述三角载波信号与基于所述三相输入电压信号得到的调制波，生成三相电流型整流电源的开关驱动信号。

11、相比于现有技术，本发明提供的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法及系统，至少具备以下有益效果：

12、通过在电流型pwm整流电源调制时使用特定的偶扇区延长后的载波，完全消除了现有调制方法中降低输入侧谐波含量，进而减少对前级电源的谐波污染，降低输出电流纹波，提升整流电源效率。算法简单、易于实现，无需额外硬件设备，可以有效降低整流器的输入电流谐波畸变率，同时降低输出电流纹波，提高效率。

技术特征：

1.用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，所述对三相输入电压信号进行扇区划分，得到初始偶扇区信号和初始奇扇区信号，包括：

3.根据权利要求2所述的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，计算所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，包括：

4.根据权利要求2所述的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，基于所述初始偶扇区信号内的载波周期数量和所述初始奇扇区信号内的载波周期数量，确定目标载波频率，包括：

5.根据权利要求4所述的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，基于以下公式确定所述目标载波频率：

6.根据权利要求5所述的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，基于所述目标载波频率，确定偶扇区延长时间，包括：

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，基于所述偶扇区延长时间，生成目标偶扇区信号和目标奇扇区信号，包括：

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，基于所述目标偶扇区信号和所述目标奇扇区信号，生成三角载波信号，包括：

9.根据权利要求8所述的用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法，其特征在于，基于所述三角载波信号与基于所述三相输入电压信号得到的调制波，生成三相电流型整流电源的开关驱动信号，包括：

10.用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供用于电解水制氢的三相电流型整流电源控制方法及系统，涉及电源控制领域，其中，该方法包括：对三相输入电压信号进行扇区划分，得到初始偶扇区信号和初始奇扇区信号；计算初始偶扇区信号内的载波周期数量和初始奇扇区信号内的载波周期数量，确定目标载波频率；基于目标载波频率，确定偶扇区延长时间，生成目标偶扇区信号和目标奇扇区信号，从而生成三角载波信号；基于三角载波信号与基于三相输入电压信号得到的调制波，生成三相电流型整流电源的开关驱动信号，具有消除三相电流型整流电源输入电流在扇区切换处的畸变，降低输入电流谐波含量，降低输出电流纹波，提升整流电源效率的优点。技术研发人员：黄勇博,王坚,孙利娟,单棋凌,杨才建受保护的技术使用者：江苏英特利氢能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25