电解制氢的电源系统及电源控制方法与流程

1.本发明涉及电源技术领域，具体涉及一种电解制氢的电源系统及电源控制方法。


背景技术：

2.近年来，随着全球环境污染、能源危机以及全球变暖等问题不断加剧，使制氢技术应用越来越广泛。一般常规的制氢过程需要使用直流电，因此制氢电源通常需要包含交流/直流变换电路，其需要将交流电整流为直流电。
3.现有技术通常采用脉冲宽度调制整流器来作为交流/直流电路，脉冲宽度调制整流器不会产生大量的无功功率，从而不需要配备额外的无功补偿装置。
4.但脉冲宽度调制整流器会根据接入的交流电源，直接向电解制氢槽输出电压值满足其运行电压值要求的第一电源。而第一电源直接输出至电解制氢槽会导致电解制氢槽的母线电压出现电压突变，从而产生很大的冲击电流，损坏相关器件。
5.为了避免第一电源在电解制氢槽的母线电压上造成电压突变，还会设置与脉冲宽度调制整流器并联的缓冲整流器。从而在脉冲宽度调制整流器接入前先接入缓冲整流器，通过缓冲整流器输出电压值能够依次提升的第二电源，以尝试解决电解制氢槽的母线电压发生电压突变的问题。然而，缓冲整流器输出的第二电源能够提升到的最大电压值通常小于脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值，在该情况中，只能将脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值进行降低，使其能够匹配缓冲整流器输出的第二电源的最大电压值，但该方式会降低电解制氢槽的性能；或者，允许存在第一电源的电压值和第二电源的最大电压值之间的差异，但该方式会使电解制氢槽的母线电压仍然存在小范围内的电压突变，进而产生冲击电流，不能完全规避损坏相关器件的风险；因此，现有技术无法很好的解决上述电压突变的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供一种电解制氢的电源系统及电源控制方法。
7.第一方面，在一个实施例中，本发明提供一种电解制氢的电源系统，包括：
8.脉冲宽度调制整流器、缓冲整流器、升压模块；脉冲宽度调制整流器与缓冲整流器并联；
9.脉冲宽度调制整流器用于根据接入的交流电源，向电解制氢槽输出第一电源；
10.缓冲整流器用于根据接入的交流电源，向电解制氢槽输出第二电源；第一电源的电压值大于第二电源能够输出的电压最大值；
11.升压模块与缓冲整流器串联，升压模块用于提升第二电源的电压值，使得第二电源的电压值能够不小于第一电源的电压值。
12.在一个实施例中，升压模块包括升压隔离变压器；
13.升压隔离变压器串联在交流电源和缓冲整流器之间。
14.在一个实施例中，缓冲整流器包括单相全桥晶闸管整流器，升压隔离变压器包括单相升压隔离变压器。
15.在一个实施例中，电解制氢的电源系统还包括：
16.第一开关和第二开关；
17.第一开关与交流电源、脉冲宽度调制整流器、电解制氢槽串联；
18.第二开关与交流电源、缓冲整流器、升压模块、电解制氢槽串联。
19.在一个实施例中，电解制氢的电源系统还包括：
20.保护装置；
21.保护装置并联在第二开关两端；
22.保护装置用于降低第二开关的电弧。
23.在一个实施例中，第二开关串联在缓冲整流器和电解制氢槽之间；保护装置包括电阻和第三开关；
24.电阻和第三开关电连接，电阻远离第三开关的一端与第二开关的一端电连接，第三开关远离电阻的一端与第二开关的另一端电连接。
25.在一个实施例中，升压隔离变压器还包括辅助抽头；
26.辅助抽头用于对电解制氢的电源系统提供工作电压。
27.第二方面，在一个实施例中，本发明提供一种电解制氢的电源控制方法，应用于上述任一种实施例中的电解制氢的电源系统；电解制氢的电源控制方法包括：
28.获取电解制氢槽的开机信息，以及获取脉冲宽度调制整流器向电解制氢槽输出的第一电源的电压值；
29.根据开机信息，控制缓冲整流器和升压模块向电解制氢槽输出第二电源；
30.控制缓冲整流器和升压模块的工作状态，以对第二电源的电压值依次进行提升；
31.在第二电源的电压值等于第一电源的电压值之后，控制脉冲宽度调制整流器向电解制氢槽输出第一电源，以及控制缓冲整流器和升压模块停止向电解制氢槽输出第二电源。
32.在一个实施例中，升压模块包括升压隔离变压器；控制缓冲整流器和升压模块的工作状态，包括：
33.控制缓冲整流器的工作状态保持不变；
34.按照设定调整方式，对升压隔离变压器处于导通的占空比依次进行提升。
35.在一个实施例中，在控制脉冲宽度调制整流器向电解制氢槽输出第一电源，以及控制缓冲整流器和升压模块停止向电解制氢槽输出第二电源的步骤之后，电解制氢的电源控制方法还包括：
36.获取电解制氢槽的停机信息；
37.根据停机信息，控制缓冲整流器和升压模块向电解制氢槽输出第二电源，以及控制缓冲整流器和升压模块的工作状态，以使第二电源的电压值等于第一电源的电压值；
38.控制脉冲宽度调制整流器停止向电解制氢槽输出第一电源；
39.控制缓冲整流器和升压模块的工作状态，以对第二电源的电压值依次进行降低；
40.在第二电源的电压值等于零之后，控制缓冲整流器和升压模块停止向电解制氢槽输出第二电源。
41.通过上述电解制氢的电源系统及电源控制方法，增设升压模块，在通过脉冲宽度调制整流器接通交流电源和电解制氢槽之前，先通过缓冲整流器和升压模块接通交流电源和电解制氢槽，利用升压模块的升压功能，且利用缓冲整流器和/或升压模块的电压调节功能，从而能够在缓冲整流器和升压模块的作用下，输出能够逐步提升且最大值不小于脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值的第二电源，进而在脉冲宽度调制整流器接入前，电解制氢槽的母线电压已经逐步提升至脉冲宽度调制整流器输出的第一电源，最终避免在脉冲宽度调制整流器接入后导致母线电压发生电压突变的问题，不会产生很大的冲击电流，也不会损坏相关器件。此外，利用升压模块的升压功能，能够使缓冲整流器中的整流器件在控制时无需达到一个较高的占空比，进而降低缓冲整流器的谐波。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明一个实施例中电解制氢的电源系统的结构示意图；
44.图2为本发明一个实施例中缓冲整流器为晶闸管整流器的结构示意图；
45.图3为本发明另一个实施例中缓冲整流器为晶闸管整流器的结构示意图；
46.图4为本发明一个实施例中缓冲整流器为二极管整流器的结构示意图；
47.图5为本发明另一个实施例中缓冲整流器为二极管整流器的结构示意图；
48.图6为本发明一个实施例中电解制氢的电源控制方法的流程示意图。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，
不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理和特征的最广范围相一致。
51.第一方面，如图1所示，在一个实施例中，本发明提供一种电解制氢的电源系统，包括：
52.脉冲宽度调制整流器、缓冲整流器、升压模块；脉冲宽度调制整流器与缓冲整流器并联；
53.其中，脉冲宽度调制整流器(pwm整流器)是应用脉宽调制技术发展起来的一种新型电源变流器，其基本原理是通过控制功率开关管的通断状态，使整流器输入电流接近正弦波，并且电流和电压同相位，从而消除大部分电流谐波并使功率因数接近于1；
54.脉冲宽度调制整流器用于根据接入的交流电源，向电解制氢槽输出第一电源；
55.其中，交流电源在脉冲宽度整流器中被整流为直流形式的第一电源；
56.缓冲整流器用于根据接入的交流电源，向电解制氢槽输出第二电源；第一电源的电压值大于第二电源能够输出的电压最大值；
57.其中，同上述脉冲宽度整流器，交流电源在缓冲整流器中被整流为直流形式的第二电源；
58.其中，需要注意的是，脉冲宽度调制整流器与缓冲整流器并联，也即脉冲宽度整流器和缓冲整流器分别输出第一电源和第二电源；
59.其中，由于脉冲宽度整流器能够根据交流电源输入的初始电源输出稳定可靠的第一电源，且第一电源的电压值满足电解制氢槽的运行电压值，以及脉冲宽度调制整流器不会产生大量的无功功率等优点，因此将脉冲宽度调制整流器作为主要整流器；然而脉冲宽度整流器输出的第一电源的电压值是固定的，且满足电解制氢槽的运行电压值，若在电解制氢槽开机时，直接通过脉冲宽度调制整流器来接通交流电源和电解制氢槽，脉冲宽度调制整流器输出的第一电源会造成电解制氢槽的母线电压出现电压突变，进而产生很大的冲击电流，很容易损坏脉冲宽度调制整流器的内部相关器件，此外，电解制氢槽在开机过程中，也需要母线电压的电压值依次提升至运行电压值；因此，需要缓冲整流器来进行过渡，利用缓冲整流器的调压功能，在接入脉冲宽度调制整流器之前，使电解制氢槽的母线电压的电压值依次提升，在提升至脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值时，才接入脉冲宽度调制整流器，这样能够避免电解制氢槽的母线电压出现电压突变，不会产生很大的冲击电流，对相关器件起到保护作用；
60.升压模块与缓冲整流器串联，升压模块用于提升第二电源的电压值，使得第二电源的电压值能够不小于第一电源的电压值；
61.其中，缓冲整流器输出的第二电源的最大值可能小于脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值，为了避免采用现有技术中“降低脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值”或“允许存在第一电源的电压值和第二电源的最大电压值之间的差异”而导致的无法很好的解决上述电压突变的技术问题，在本实施例中，增设升压模块，利用升压模块的升压功能，来提升缓冲整流器输出的第二电源的电压值，使其能够匹配未进行降低的第一电源的电压值；
62.其中，如图1所示，升压模块可以串联在交流电源和缓冲整流器之间，在该情况中，
升压模块具体用于将交流电源输入的初始电源进行提升，将提升后的初始电源输出至缓冲整流器中，从而提升缓冲整流器输出的第二电源的电压值；在其他实施例中，升压模块还可以串联在缓冲整流器和电解制氢槽之间，升压模块则直接用于提升缓冲整流器输出的第二电源的电压值。
63.通过上述电解制氢的电源系统，增设升压模块，在通过脉冲宽度调制整流器接通交流电源和电解制氢槽之前，先通过缓冲整流器和升压模块接通交流电源和电解制氢槽，利用升压模块的升压功能，且利用缓冲整流器和/或升压模块的电压调节功能，从而能够在缓冲整流器和升压模块的作用下，输出能够逐步提升且最大值不小于脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值的第二电源，进而在脉冲宽度调制整流器接入前，电解制氢槽的母线电压已经逐步提升至脉冲宽度调制整流器输出的第一电源，最终避免在脉冲宽度调制整流器接入后导致母线电压发生电压突变的问题，不会产生很大的冲击电流，也不会损坏相关器件；此外，利用升压模块的升压功能，能够使缓冲整流器中的整流器件在控制时无需达到一个较高的占空比，进而降低缓冲整流器的谐波。
64.如图1所示，在一个实施例中，升压模块包括升压隔离变压器；
65.升压隔离变压器串联在交流电源和缓冲整流器之间；
66.其中，变压器(transformer)是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)；主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等；在本实施例中，主要利用变压器的隔离功能，从而将本实施例中的升压隔离变压器串联在交流电源和缓冲整流器之间，进而保证缓冲整流器和脉冲宽度调制整流器在交流侧的解耦，避免脉冲宽度调制整流器受到缓冲整流器的干扰。
67.如图1所示，在一个实施例中，缓冲整流器包括晶闸管整流器；
68.其中，晶闸管整流器(scr整流器)采用相控整流，所谓相控整流就是通过控制晶闸管的触发延时角来将交流的电网电压整流成直流电压；晶闸管属于半控器件，加上触发信号开通之后，需要借助电网电压进行反压关断；
69.其中，晶闸管整流器具有可控性好的特点，因此，将其作为缓冲整流器，能够提升整流的效果；
70.其中，脉冲宽度调制整流器输出的直流形式的第一电源的电压值通常大于交流电源的电压峰值，而在不考虑升压模块的情况下，晶闸管整流器输出的直流形式的第二电源的电压值通常不大于交流电源的电压峰值；从而在不考虑升压模块的情况下，使得晶闸管整流器输出的第二电源的电压值必然小于脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值，这也体现了升压模块的必要性；
71.其中，从成本角度去考虑，为了降低成本，晶闸管整流器可以进一步限定为单相全桥晶闸管整流器，同理的，为了匹配单相全桥晶闸管整流器，升压隔离变压器也进一步限定为单相升压隔离变压器；单相升压隔离变压器的初级线圈与交流电源的任意一相电连接，单相升压隔离变压器的次级绕组与单相全桥晶闸管整流器电连接；
72.其中，在升压隔离变压器和晶闸管整流器的组合中，升压隔离变压器可以通过处于导通的占空比来实现电压调节，晶闸管整流器也可以通过处于导通的占空比(即导通角)来实现电压调节，即升压隔离变压器和晶闸管整流器都具备调压功能；在本实施例中，可以控制晶闸管整流器处于导通的占空比保持不变(需要注意的是，晶闸管整流器处于导通的
占空比越大，会产生越多的谐波，利用升压隔离变压器的升压功能，能够使晶闸管整流器保持在一个较小的占空比，进而实现降低谐波的目的；该效果也同样适用于其他类型的缓冲整流器，在此不再赘述)，从而通过单独调节升压隔离变压器处于导通的占空比来实现第二电源的电压值的调节；在其他实施例中，还可以采用其他方式来实现第二电源的电压值的调节，在此不再赘述。
73.如图1所示，在一个实施例中，电解制氢的电源系统还包括：
74.第一开关和第二开关；
75.第一开关与交流电源、脉冲宽度调制整流器、电解制氢槽串联；
76.第二开关与交流电源、缓冲整流器、升压模块、电解制氢槽串联；
77.其中，上述实施例已经提到，无论是脉冲宽度调制整流器，还是缓冲整流器(比如晶闸管整流器)，都能够通过外部的驱动信号来控制其通断；由于脉冲宽度调制整流器和缓冲整流器为并联，且分别用于向电解制氢槽输出第一电源和第二电源，且第一电源和第二电源只有在脉冲宽度调制整流器和缓冲整流器进行切换时，才会同时输出，在其他时间段内都是单独输出，针对该情况，外部的控制器可通过改变驱动信号的方式来实现脉冲宽度调制整流器和缓冲整流器择一接入的目的，但该方式可能存在控制误差，进而影响电解制氢槽的性能和效率；因此，在本实施例中，针对该情况，增设第一开关和第二开关，第一开关用于控制交流电源、脉冲宽度调制整流器、电解制氢槽这一回路的通断，第二开关用于控制交流电源、升压模块、缓冲整流器、电解制氢槽这一回路的通断，直接通过开关的形式来实现脉冲宽度调制整流器和缓冲整流器择一接入的目的，相对于通过改变驱动信号的方式，具有更高的可靠性；
78.其中，无论是第一开关，还是第二开关，都可采用接触器等开关元件；当然在其他实施例中，也可以采用其他类型的开关元件。
79.如图1所示，在一个实施例中，电解制氢的电源系统还包括：
80.保护装置；
81.保护装置并联在第二开关两端；
82.保护装置用于降低第二开关的电弧；
83.其中，第二开关在处于闭合状态时，其上会流过正常的运行电流，而第二开关在处于断开状态时，由于第二开关两端的电压差以及第二开关两端触点的距离，可能会在第二开关两端触点之间产生电弧，从而在第二开关上流过非正常的电弧电流，电弧的温度极高，对第二开关的触点会产生强烈的烧蚀作用，从而影响第二开关的性能；因此，在本实施例中，通过并联保护装置来降低第二开关的电弧；具体的，若第二开关串联在交流电源和缓冲整流器之间，即说明第二开关处于交流侧，则保护装置可以为一个单独的电阻，该电阻具有适当的阻值，利用电阻来破坏第二开关产生的电弧的稳定性，从而达到降低电弧甚至熄灭电弧的目的。
84.如图1所示，在一个实施例中，第二开关串联在缓冲整流器和电解制氢槽之间；保护装置包括电阻和第三开关；
85.电阻和第三开关电连接，电阻远离第三开关的一端与第二开关的一端电连接，第三开关远离电阻的一端与第二开关的另一端电连接；
86.其中，第二开关串联在缓冲整流器和电解制氢槽之间，即说明第二开关处于直流
侧，与上述实施例中针对交流侧的举例有所区别，针对直流侧，还需增设一个与电阻串联的第三开关；
87.其中，在图1中，电阻远离第三开关的一端分别与第二开关的一端和电解制氢槽电连接，第三开关远离电阻的一端与第二开关的另一端和缓冲整流器电连接；在其他实施例中，电阻和第三开关还可以采用其他位置关系，在此不再赘述。
88.在一个实施例中，升压隔离变压器还包括辅助抽头；
89.辅助抽头用于对电解制氢的电源系统提供工作电压；
90.其中，脉冲宽度调制整流器、升压变压器、缓冲整流器、第一开关和/或第二开关，都需要通过对应的控制器进行控制，也即电解制氢的电源系统实际还包括控制器，而控制器需要电源才能够正常工作，从而才能够向脉冲宽度调制整流器、升压变压器、缓冲整流器、第一开关、第二开关发送对应的驱动信号等；脉冲宽度调制整流器、升压变压器、缓冲整流器、第一开关和/或第二开关除了响应控制器的驱动信号外，也同样需要电源才能够完整自身的功能；因此，可以针对脉冲宽度调制整流器、升压变压器、缓冲整流器、第一开关、第二开关、控制器设置额外的供电电源，通过该供电电源来给脉冲宽度调制整流器、升压变压器、缓冲整流器、第一开关、第二开关和控制器提供工作电压，但该方式会增加成本；在本实施例中，针对该情况，直接在升压隔离变压器中设置一个辅助抽头，直接通过辅助抽头取电来给脉冲宽度调制整流器、升压变压器、缓冲整流器、第一开关、第二开关和控制器提供工作电压，节省了成本，也简化了电路布线。
91.如图2所示，在一个实施例中，缓冲整流器为晶闸管整流器(即图中的scr模组)，且晶闸管整流器为三相晶闸管整流器；晶闸管整流器通过第二开关与电解制氢槽电连接，晶闸管整流器通过升压隔离变压器与交流电源电连接；此外，在第二开关和晶闸管整流器之间，还串联有电流采样模块，电流采样模块用于检测晶闸管整流器输出至电解制氢槽的第二电源的电流，后续控制器可根据该电流来完成相应的调压以及整流器切换的操作。
92.如图3所示，在一个实施例中，缓冲整流器为晶闸管整流器(即图中的scr模组)，且晶闸管整流器为三相晶闸管整流器；晶闸管整流器通过第二开关与升压隔离变压器电连接，升压隔离变压器还与交流电源电连接，缓冲整流器为晶闸管整流器(即图中的scr模组)，且晶闸管整流器为三相晶闸管整流器；在电解制氢槽和晶闸管整流器之间还串联有电流采样模块，电流采样模块的具体作用可参照上述实施例，在此不再赘述。
93.如图4所示，在一个实施例中，缓冲整流器为二极管整流器(即图中的二极管模组)，且二极管整流器为三相二极管整流器；二极管整流器通过第二开关与电解制氢槽电连接；第二开关上并联有由第三开关和电阻串联构成的保护装置，第三开关远离电阻的一端分别与第二开关的一端和电解制氢槽电连接，电阻远离第三开关的一端分别与第二开关的另一端和二极管整流器电连接；二极管整流器通过升压隔离变压器与交流电源电连接。
94.如图5所示，在一个实施例中，缓冲整流器为二极管整流器(即图中的二极管模组)，且二极管整流器为单相二极管整流器；二极管整流器通过升压隔离变压器与第二开关电连接，二极管整流器还与电解制氢槽电连接，第二开关还与交流电源电连接；第二开关上并联有由第三开关和电阻串联构成的保护装置，第三开关远离电阻的一端分别与第二开关的一端和升压隔离变压器电连接，电阻远离第三开关的一端分别与第二开关的另一端和交流电源电连接。
95.上述图2至图5示出了缓冲整流器的各种类型，缓冲整流器、升压隔离变压器和第二开关之间的位置关系，以及是否有电流采样模块和由第三开关和电阻串联构成的保护装置，每个图都对应一种实施例，图2至图5示出的只是其中一部分，在其他实施例中，还可以采用任何能够实现的实施例，在此不再赘述。
96.第二方面，如图6所示，在一个实施例中，本发明提供一种电解制氢的电源控制方法，应用于上述任一种实施例中的电解制氢的电源系统；电解制氢的电源控制方法包括：
97.步骤101，获取电解制氢槽的开机信息，以及获取脉冲宽度调制整流器向电解制氢槽输出的第一电源的电压值；
98.其中，本实施例中的电解制氢的电源控制方法的执行主体可以为上述实施例中提到的控制器；电解制氢槽的开机信息可以是用户直接输入至控制器的开机指令，也可以由其他上位机下发的开机信号；
99.其中，脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值可以是预先取得并存储在控制器中，在每次需要使用时，直接调用即可；
100.步骤102，根据开机信息，控制缓冲整流器和升压模块向电解制氢槽输出第二电源；
101.其中，在开机阶段，为了避免电解制氢槽的母线电压出现电压突变，因此先接入缓冲整流器和升压模块；
102.步骤103，控制缓冲整流器和升压模块的工作状态，以对第二电源的电压值依次进行提升；
103.其中，在接入缓冲整流器和升压模块后，以缓冲整流器为晶闸管整流器且升压模块为升压隔离变压器为例，可通过提升晶闸管整流器的导通角和/或提升升压隔离变压器处于导通的占空比，来实现第二电源的电压值的依次提升；
104.步骤104，在第二电源的电压值等于第一电源的电压值之后，控制脉冲宽度调制整流器向电解制氢槽输出第一电源，以及控制缓冲整流器和升压模块停止向电解制氢槽输出第二电源；
105.其中，第二电源的电压值等于第一电源的电压值即说明当前电解制氢槽的母线电压的电压值已经与脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值匹配，当第一电源输出至电解制氢槽时，不会使电解制氢槽的母线电压出现电压突变，因此在该情况下，可接入脉冲宽度调制整流器，使其向电解制氢槽输出第一电源，由于后续运行过程中，只需要脉冲宽度调制整流器来提供的第一电源，因此需将缓冲整流器断开，以完成开机。
106.通过上述电解制氢的电源控制方法，增设升压模块，在通过脉冲宽度调制整流器接通交流电源和电解制氢槽之前，先通过缓冲整流器和升压模块接通交流电源和电解制氢槽，利用升压模块的升压功能，且利用缓冲整流器和/或升压模块的电压调节功能，从而能够在缓冲整流器和升压模块的作用下，输出能够逐步提升且最大值不小于脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值的第二电源，进而在脉冲宽度调制整流器接入前，电解制氢槽的母线电压已经逐步提升至脉冲宽度调制整流器输出的第一电源，最终避免在脉冲宽度调制整流器接入后导致母线电压发生电压突变的问题，不会产生很大的冲击电流，也不会损坏相关器件；此外，利用升压模块的升压功能，能够使缓冲整流器中的整流器件在控制时无需达到一个较高的占空比，进而降低缓冲整流器的谐波。
107.在一个实施例中，升压模块包括升压隔离变压器；控制缓冲整流器和升压模块的工作状态，包括：
108.控制缓冲整流器的工作状态保持不变；
109.按照设定调整方式，对升压隔离变压器处于导通的占空比依次进行提升；
110.其中，在上述实施例中已经提到，可以单独由升压隔离变压器进行调压，即本实施例中，对升压隔离变压器处于导通的占空比依次进行提升，需要注意的是，在该过程中，缓冲整流器处于固定的状态，以晶闸管整流器为例，晶闸管整流器的导通角保持不变，具体的，持续保持为最大导通角；
111.其中，依次进行提升可以采用多种方式，比如可以采用等比例的方式，将零到第二电源的电压值这一区间分成100份，每一次提升1份，也即总量的百分之一，也可以每次提升2份，也即总量的百分之二；或者可以采用非等比例的方式，还是以上述100份为例，第一次提升1份，第二次提升2份，第三次提升1份，诸如此类，每次提升的量可以是随机的，只要其不会造成电解制氢槽的母线电压发生电压突变即可，比如可预先设定一个单次提升的上限值，以2份为例，则每次提升都不能超过2份；以上列举仅仅用于使本实施例的技术方案更加清楚，在其他实施例中，还可以采用其他任意能够实现的方式。
112.在一个实施例中，在控制脉冲宽度调制整流器向电解制氢槽输出第一电源，以及控制缓冲整流器和升压模块停止向电解制氢槽输出第二电源的步骤之后，电解制氢的电源控制方法还包括：
113.获取电解制氢槽的停机信息；
114.根据停机信息，控制缓冲整流器和升压模块向电解制氢槽输出第二电源，以及控制缓冲整流器和升压模块的工作状态，以使第二电源的电压值等于第一电源的电压值；
115.控制脉冲宽度调制整流器停止向电解制氢槽输出第一电源；
116.控制缓冲整流器和升压模块的工作状态，以对第二电源的电压值依次进行降低；
117.在第二电源的电压值等于零之后，控制缓冲整流器和升压模块停止向电解制氢槽输出第二电源；
118.其中，本实施例中增加停机阶段的控制方法，其具体原理同上述开机阶段，在此不再赘述；需要注意的是，开机阶段需要使第二电源的电压值从零依次提升至第一电源的电压值，从而才能够接入脉冲宽度调制整流器，而在停机阶段，虽然也需要使第二电源的电压值等于第一电源的电压值，从而才能够断开脉冲宽度调制整流器，但区别在于，在断开脉冲宽度调制整流器之前，电解制氢槽的母线电压的电压值一直为第一电源的电压值，因此第二电源的电压值无需依次提升，可采用跳变的方式，直接提升至第一电源的电压值；此外，在开机阶段，升压模块和缓冲整流器断开前，输出的第二电源的电压值已经等于第一电源的电压值，因此在停机阶段重新接入时，保持在开机阶段断开时的控制状态即可直接得到电压值等于第一电源的电压值的第二电源，从而无需再额外进行第二电源的电压值的“提升”操作。
119.综上所述，升压模块和缓冲整流器主要用于电解制氢槽的母线电压的电压值小于脉冲宽度调制整流器输出的第一电源的电压值的情况，即对应电解制氢槽的开机阶段和停机阶段，利用其升压功能和调压功能，从而实现电解制氢槽的母线电压能够从零逐渐提升至运行电压值，并且能够从运行电压值逐渐下降至零。
120.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。
121.以上对本发明所提供的一种电解制氢的电源系统及电源控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
122.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

技术特征：
1.一种电解制氢的电源系统，其特征在于，包括：脉冲宽度调制整流器、缓冲整流器、升压模块；所述脉冲宽度调制整流器与所述缓冲整流器并联；所述脉冲宽度调制整流器用于根据接入的交流电源，向电解制氢槽输出第一电源；所述缓冲整流器用于根据接入的所述交流电源，向所述电解制氢槽输出第二电源；所述第一电源的电压值大于所述第二电源能够输出的电压最大值；所述升压模块与所述缓冲整流器串联，所述升压模块用于提升所述第二电源的电压值，使得所述第二电源的电压值能够不小于所述第一电源的电压值。2.根据权利要求1所述的电解制氢的电源系统，其特征在于，所述升压模块包括升压隔离变压器；所述升压隔离变压器串联在所述交流电源和所述缓冲整流器之间。3.根据权利要求2所述的电解制氢的电源系统，其特征在于，所述缓冲整流器包括单相全桥晶闸管整流器，所述升压隔离变压器包括单相升压隔离变压器。4.根据权利要求1至3任一项所述的电解制氢的电源系统，其特征在于，所述电解制氢的电源系统还包括：第一开关和第二开关；所述第一开关与所述交流电源、所述脉冲宽度调制整流器、所述电解制氢槽串联；所述第二开关与所述交流电源、所述缓冲整流器、所述升压模块、所述电解制氢槽串联。5.根据权利要求4所述的电解制氢的电源系统，其特征在于，所述电解制氢的电源系统还包括：保护装置；所述保护装置并联在所述第二开关两端；所述保护装置用于降低所述第二开关的电弧。6.根据权利要求5所述的电解制氢的电源系统，其特征在于，所述第二开关串联在所述缓冲整流器和所述电解制氢槽之间；所述保护装置包括电阻和第三开关；所述电阻和所述第三开关电连接，所述电阻远离所述第三开关的一端与所述第二开关的一端电连接，所述第三开关远离所述电阻的一端与所述第二开关的另一端电连接。7.根据权利要求1至3任一项所述的电解制氢的电源系统，其特征在于，所述升压隔离变压器还包括辅助抽头；所述辅助抽头用于对所述电解制氢的电源系统提供工作电压。8.一种电解制氢的电源控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述的电解制氢的电源系统；所述电解制氢的电源控制方法包括：获取电解制氢槽的开机信息，以及获取脉冲宽度调制整流器向所述电解制氢槽输出的第一电源的电压值；根据所述开机信息，控制缓冲整流器和升压模块向所述电解制氢槽输出第二电源；控制所述缓冲整流器和所述升压模块的工作状态，以对所述第二电源的电压值依次进行提升；在所述第二电源的电压值等于所述第一电源的电压值之后，控制所述脉冲宽度调制整
流器向所述电解制氢槽输出第一电源，以及控制所述缓冲整流器和所述升压模块停止向所述电解制氢槽输出所述第二电源。9.根据权利要求8所述的电解制氢的电源控制方法，其特征在于，所述升压模块包括升压隔离变压器；所述控制所述缓冲整流器和所述升压模块的工作状态，包括：控制所述缓冲整流器的工作状态保持不变；按照设定调整方式，对所述升压隔离变压器处于导通的占空比依次进行提升。10.根据权利要求8所述的电解制氢的电源控制方法，其特征在于，在所述控制所述脉冲宽度调制整流器向所述电解制氢槽输出第一电源，以及控制所述缓冲整流器和所述升压模块停止向所述电解制氢槽输出所述第二电源的步骤之后，所述电解制氢的电源控制方法还包括：获取所述电解制氢槽的停机信息；根据所述停机信息，控制所述缓冲整流器和所述升压模块向所述电解制氢槽输出所述第二电源，以及控制所述缓冲整流器和所述升压模块的工作状态，以使所述第二电源的电压值等于所述第一电源的电压值；控制所述脉冲宽度调制整流器停止向所述电解制氢槽输出所述第一电源；控制所述缓冲整流器和所述升压模块的工作状态，以对所述第二电源的电压值依次进行降低；在所述第二电源的电压值等于零之后，控制所述缓冲整流器和所述升压模块停止向所述电解制氢槽输出所述第二电源。

技术总结
本发明提供一种电解制氢的电源系统及电源控制方法，电解制氢的电源系统包括：脉冲宽度调制整流器、缓冲整流器、升压模块；脉冲宽度调制整流器与缓冲整流器并联；脉冲宽度调制整流器用于根据接入的交流电源，向电解制氢槽输出第一电源；缓冲整流器用于根据接入的交流电源，向电解制氢槽输出第二电源；第一电源的电压值大于第二电源能够输出的电压最大值；升压模块与缓冲整流器串联，升压模块用于提升第二电源的电压值，使得第二电源的电压值能够不小于第一电源的电压值。不会产生很大的冲击电流，也不会损坏相关器件。也不会损坏相关器件。也不会损坏相关器件。


技术研发人员：魏闻 孟超 李玩幽
受保护的技术使用者：嘉庚创新实验室
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/6