本發(fā)明屬于制氫設(shè)備，具體涉及一種制氫電源及其低電壓穿越控制方法、裝置。

背景技術(shù)：

1、在電解水制氫領(lǐng)域，電解水制氫電源通常包括整流電路和降壓電路，整流電路的輸入端接入電網(wǎng)，整流電路的輸出端通過直流母線連接降壓電路的輸入端，降壓電路的輸出端接入制氫設(shè)備的電解槽，通過該電源電路將電網(wǎng)電壓整流變換為適當(dāng)?shù)闹绷麟妷簽殡娊獠酃╇?。?dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，將對(duì)制氫電源及電解槽的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅。當(dāng)前業(yè)內(nèi)對(duì)制氫電源低電壓穿越能力的規(guī)定為：當(dāng)制氫電源進(jìn)線電壓幅值小于額定電壓，且大于或等于20％額定電壓值時(shí)，整流電源應(yīng)可靠供電，保障供電對(duì)象的安全運(yùn)行。因此需要制定制氫電源的低電壓穿越控制策略，在保證制氫電源安全運(yùn)行的同時(shí)，盡可能的維持電解槽的供電功率。

2、為了使得電解水制氫裝置具備低電壓穿越功能，公布號(hào)為cn116937636a中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種制氫裝置的電壓控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)中的制氫電源單元包括控制單元、輸入端接入電網(wǎng)的不控整流供電單元和全控整流供電單元，當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時(shí)控制不控整流供電單元向電解槽供電，保證電堆能夠全額運(yùn)行；當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，控制全控整流供電單元向電解槽供電，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓跌落后的降額運(yùn)行，保證電堆完成低電壓穿越，提高工作效率。該方法雖然提到了使用全控型整流電源可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低電壓穿越，但是在發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落時(shí)直接通過控制全控整流供電單元實(shí)現(xiàn)電解槽降額運(yùn)行，這種控制方式并不能最大限度地維持電解槽的供電功率，對(duì)制氫裝置的穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種制氫電源及其低電壓穿越控制方法、裝置，以解決現(xiàn)有的制氫電源電壓控制方法在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，保證制氫電源安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，不能最大限度地維持電解槽的供電功率的問題。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供的制氫電源低電壓穿越控制方法為：當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，若電網(wǎng)電壓跌落至電網(wǎng)電壓跌落門限值以下但跌落程度未達(dá)到使直流母線電壓小于直流母線電壓跌落門限值時(shí)，采用第一占空比來生成制氫電源的降壓電路驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，第一占空比是以電網(wǎng)電壓跌落前后降壓電路輸出功率不變?yōu)樵瓌t計(jì)算得到；若電網(wǎng)電壓的跌落程度達(dá)到直流母線電壓小于直流母線電壓跌落門限值時(shí)，采用第二占空比來生成制氫電源的降壓電路的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，第二占空比根據(jù)電解槽允許的最低功率百分比計(jì)算得到。

3、進(jìn)一步地，在以電網(wǎng)電壓跌落前后降壓電路輸出功率不變?yōu)樵瓌t計(jì)算第一占空比時(shí)，判斷制氫電源的整流電路是否過載，若所述整流電路不過載，則第一占空比等于降壓電路輸出電壓設(shè)定值和直流母線電壓設(shè)定值的比值；若所述整流電路過載，則第一占空比等于降壓電路輸出電壓設(shè)定值和直流母線電壓設(shè)定值的比值乘以第一系數(shù)；所述第一系數(shù)根據(jù)電網(wǎng)電壓跌落后的電網(wǎng)電壓實(shí)時(shí)值、電網(wǎng)電壓正常時(shí)輸出的有功功率和允許并網(wǎng)點(diǎn)輸出的電流最大值計(jì)算得到。

4、進(jìn)一步地，判斷制氫電源的整流電路是否過載的方式是：若所述整流電路不過載，若所述整流電路過載；其中，ud_lvrt為電網(wǎng)電壓跌落時(shí)的電壓正序有功分量，ud_n為電網(wǎng)正常時(shí)的電壓正序有功分量，id_n為電網(wǎng)電壓正常時(shí)的輸出電流有功分量，id_max為允許并網(wǎng)點(diǎn)輸出的電流有功分量最大值。

5、進(jìn)一步地，所述第一系數(shù)k的計(jì)算公式為：其中，ud_lvrt為電網(wǎng)電壓跌落時(shí)的電壓正序有功分量，ud_n為電網(wǎng)正常時(shí)的電壓正序有功分量，id_n為電網(wǎng)電壓正常時(shí)的輸出電流有功分量，id_max為允許并網(wǎng)點(diǎn)輸出的電流有功分量最大值。

6、進(jìn)一步地，所述第二占空比dr2的計(jì)算公式為：其中，uo_set為降壓電路輸出電壓設(shè)定值，udc_set為直流母線電壓設(shè)定值，relzer為電解槽允許的最低功率百分比。

7、進(jìn)一步地，當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)到使直流母線電壓大于第二設(shè)定電壓值，且電網(wǎng)電壓不大于第一設(shè)定電壓值時(shí)，則采用第一占空比來生成制氫電源的降壓電路的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)；所述第二設(shè)定電壓值等于直流母線電壓跌落門限值加上直流母線電壓跌落回調(diào)偏置值，所述第一設(shè)定電壓值等于電網(wǎng)電壓跌落門限值加上電網(wǎng)電壓跌落回調(diào)偏置值。

8、進(jìn)一步地，當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)到第一設(shè)定電壓值以上時(shí)，則采用第三占空比來生成制氫電源的降壓電路的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)；所述第三占空比根據(jù)降壓電路輸出電流給定值與輸出電流實(shí)時(shí)值的偏差計(jì)算得到，所述第一設(shè)定電壓值等于電網(wǎng)電壓跌落門限值加上電網(wǎng)電壓跌落回調(diào)偏置值。

9、進(jìn)一步地，采用帶有直流功率前饋控制的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略對(duì)制氫電源的整流電路進(jìn)行控制，其中，直流功率前饋控制是指根據(jù)電解槽功率值和電網(wǎng)電壓正序有功分量計(jì)算直流功率前饋值，利用所述直流功率前饋值計(jì)算電流內(nèi)環(huán)的有功電流設(shè)定值。

10、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為改進(jìn)型發(fā)明，在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，本發(fā)明對(duì)制氫電源的降壓部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落程度不大時(shí)，用于生成降壓部分驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的占空比采用由電網(wǎng)跌落前后降壓電路輸出功率不變推導(dǎo)得到的占空比。因?yàn)樵陔娋W(wǎng)電壓跌落時(shí)依然根據(jù)降壓電路跌落前的輸出功率來計(jì)算占空比，所以能夠維持電解槽的供電功率恒定。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落程度較大時(shí)，則占空比采用根據(jù)電解槽允許的最低功率百分比計(jì)算得到的占空比，從而維持電解槽最低功率運(yùn)行，所以，通過該手段能夠防止電網(wǎng)電壓跌落太大難以維持直流母線穩(wěn)定而導(dǎo)致制氫電源停機(jī)，從而使得電解槽不能正常運(yùn)行。綜上，本發(fā)明能夠在保證制氫電源安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，盡可能維持電解槽的供電功率恒定，降低電網(wǎng)電壓跌落對(duì)制氫裝置穩(wěn)定運(yùn)行造成的影響。

11、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供的制氫電源低電壓穿越控制裝置包括處理器、存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上面所述的制氫電源低電壓穿越控制方法。

12、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為改進(jìn)型發(fā)明，在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，本發(fā)明對(duì)制氫電源的降壓部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落程度不大時(shí)，用于生成降壓部分驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的占空比采用由電網(wǎng)跌落前后降壓電路輸出功率不變推導(dǎo)得到的占空比。因?yàn)樵陔娋W(wǎng)電壓跌落時(shí)依然根據(jù)降壓電路跌落前的輸出功率來計(jì)算占空比，所以能夠維持電解槽的供電功率恒定。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落程度較大時(shí)，則占空比采用根據(jù)電解槽允許的最低功率百分比計(jì)算得到的占空比，從而維持電解槽最低功率運(yùn)行，所以，通過該手段能夠防止電網(wǎng)電壓跌落太大難以維持直流母線穩(wěn)定而導(dǎo)致制氫電源停機(jī)，從而使得電解槽不能正常運(yùn)行。綜上，本發(fā)明能夠在保證制氫電源安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，盡可能維持電解槽的供電功率恒定，降低電網(wǎng)電壓跌落對(duì)制氫裝置穩(wěn)定運(yùn)行造成的影響。

13、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供的制氫電源包括整流電路、降壓電路和控制單元，所述整流電路的輸入端用于連接電網(wǎng)，所述整流電路的輸出端通過直流母線連接降壓電路的輸入端，所述降壓電路的輸出端用于連接制氫裝置的電解槽，所述控制單元控制連接整流電路和降壓電路，所述控制單元用于實(shí)現(xiàn)上面所述的制氫電源低電壓穿越控制方法。

14、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為改進(jìn)型發(fā)明，在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，本發(fā)明對(duì)制氫電源的降壓部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落程度不大時(shí)，用于生成降壓部分驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的占空比采用由電網(wǎng)跌落前后降壓電路輸出功率不變推導(dǎo)得到的占空比。因?yàn)樵陔娋W(wǎng)電壓跌落時(shí)依然根據(jù)降壓電路跌落前的輸出功率來計(jì)算占空比，所以能夠維持電解槽的供電功率恒定。當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落程度較大時(shí)，則占空比采用根據(jù)電解槽允許的最低功率百分比計(jì)算得到的占空比，從而維持電解槽最低功率運(yùn)行，所以，通過該手段能夠防止電網(wǎng)電壓跌落太大難以維持直流母線穩(wěn)定而導(dǎo)致制氫電源停機(jī)，從而使得電解槽不能正常運(yùn)行。綜上，本發(fā)明能夠在保證制氫電源安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，盡可能維持電解槽的供電功率恒定，降低電網(wǎng)電壓跌落對(duì)制氫裝置穩(wěn)定運(yùn)行造成的影響。