基于高变比变压器的电解制氢整流电源及控制方法与流程

技术特征：

1.基于高变比变压器的电解制氢整流电源的控制方法，其特征在于，包括如下过程：

采集交流母线电压ua、ub、uc，采集6脉波晶闸管整流器输出电压udc1、单相H桥逆变器输出电压uinv；利用锁相电路得到a相电压ua的参考相位；

DSP控制模块根据6脉波晶闸管整流器输出电压、单相H桥逆变器输出电压的值进行控制计算，根据参考值与a相电压ua的参考相位确定6脉波晶闸管整流器控制信号，通过控制信号调节6脉波晶闸管整流器输出电压；通过纹波检测算法计算出6脉波晶闸管整流器输出电压纹波分量，所述的输出电压纹波分量即为单相H桥逆变器目标电压，根据所述目标电压确定单相H桥逆变器的控制信号，通过控制信号调节单相H桥逆变器的输出电压达到目标值；当单相H桥逆变器输出电压大小为6脉波晶闸管整流器输出电压纹波分量的n倍，n为串联高变比降压变压器变比，通过串联高变比降压变压器后得到幅值和纹波电压分量相等，方向相反的补偿电压ucom实现纹波补偿，使负载两端电压为恒定直流。

2.根据权利要求1所述的基于高变比变压器的电解制氢整流电源的控制方法，其特征在于，所述的通过控制信号调节6脉波晶闸管整流器输出电压，包括如下过程:

6脉波晶闸管整流器采用PI控制策略，将采集得到的6脉波晶闸管整流器输出电压udc1经低通滤波器后与给定的参考电流udc1^*比较，得到输出的电流误差，所述的输出的电流误差经PI控制器调节后传递给反余弦变换器，得到触发角度α，通过锁相环模块根据电网电压ua、ub、uc得到电网电源相位信息θ，根据触发角α的大小调节晶闸管的触发时刻，改变输出电压。

3.根据权利要求1所述的基于高变比变压器的电解制氢整流电源的控制方法，其特征在于，所述的通过纹波检测算法计算出6脉波晶闸管整流器输出电压纹波分量，包括如下过程：

令函数Ψ(t)＝udc1若Ψ(t)的傅里叶变换Ψ(ω)满足：

则Ψ(t)为一个基本小波,并定义以下积分:

式中：f(t)是以Ψ(t)为基的积分连续小波变换，a为尺度因子，表示与频率相关的伸缩，b为时间平移因子；通过小波变换得到高频信号和低频信号，不断将低频信号中的高频信号分解出去，使低频信号不断趋于基波信号，高频信号趋于谐波信号，最后重构出纹波电压分量。

4.根据权利要求1所述的基于高变比变压器的电解制氢整流电源的控制方法，其特征在于，所述的根据所述目标电压确定单相H桥逆变器的控制信号，通过控制信号调节单相H桥逆变器的输出电压达到目标值，包括如下过程:

将得到的单相H桥逆变器输出电压uinv与给定参考值uinv^*的差值导入到逆变器输出电压控制模块中,所述的输出电压控制模块包括PI控制器和重复控制器，通过两个控制器的调节，得到单相H桥逆变器的控制信号，将控制信号导入PWM发生器，得到单相H桥逆变器的开关控制信号，根据控制信号控制开关管动作，调节单相H桥逆变器的输出电压达到目标值。

5.基于高变比变压器的电解制氢整流电源，其特征在于，包括6脉波晶闸管整流器，单相H桥逆变器、并联整流变压器、LC滤波器、串联高变比降压变压器、DSP控制模块、电压采样电路、驱动电路；所述并联整流变压器一次侧与三相交流母线连接，二次侧与6脉波晶闸管整流器桥臂的中点连接；所述6脉波晶闸管整流器上桥臂阴极与负载正极连接，下桥臂阳极与串联高变比降压变压器二次侧异名端连接；单相H桥逆变器第一桥臂中点与LC滤波器电感一端连接；LC滤波器电容一端以及串联高变比降压变压器一次侧异名端分别与单相H桥逆变器第二桥臂中点连接；LC滤波器电感另一端和LC滤波器电容另一端与串联高变比降压变压器一次侧同名端连接；串联高变比降压变压器二次侧同名端与负载正极连接。

技术总结
本发明公开了基于高变比变压器的电解制氢整流电源的控制方法，采集交流母线电压ua、ub、uc，采集6脉波晶闸管整流器输出电压udc1、单相H桥逆变器输出电压uinv；利用锁相电路得到a相电压ua的参考相位；通过控制信号调节6脉波晶闸管整流器输出电压；根据所述目标电压确定单相H桥逆变器的控制信号，通过控制信号调节单相H桥逆变器的输出电压达到目标值；通过串联高变比降压变压器后得到幅值和纹波电压分量相等，方向相反的补偿电压ucom实现纹波补偿，使负载两端电压为恒定直流。本发明整流电源使用串连结构，并经变压器隔离，该整流电源不可能产生环流，更加可靠稳定。

技术研发人员：贺明智;陈茂林;孟鑫;蒋璐岭;郭慧珠;
受保护的技术使用者：四川大学;
技术研发日：2021.07.09
技术公布日：2021.10.19