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一种三相堆叠交错直流制氢变换器

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2023-03-16 14:53:34

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 涂媛 | 2023-03-16 14:53:34

本申请公开了一种三相堆叠交错直流制氢变换器,包括:3个变换器桥臂、6个滤波电感和4个滤波电容;3个变换器桥臂由12个绝缘栅双极型晶体管和12个二极管构成,其中,12个绝缘栅双极晶体管构成三组桥臂。本申请具有很强的鲁棒性,动态性能好,响应时间快的优点。而且均流效果较好,具有很强的抗干扰性。

一种三相堆叠交错直流制氢变换器,其特征在于,包括:3个变换器桥臂、6个滤波电感和4个滤波电容;所述3个变换器桥臂由12个绝缘栅双极型晶体管和12个二极管构成,包括:晶体管Sa1x和晶体管Sa1y、晶体管Sa4x和晶体管Sa4y构成的变换器1号桥臂,晶体管Sb3x和晶体管Sb3y、晶体管Sb6x和晶体管Sb6y构成的变换器2号桥臂,晶体管Sc5x和晶体管Sc5y、晶体管Sc2x和晶体管Sc2y构成的变换器3号桥臂;每个所述晶体管均并联一个所述二极管;所述3个变换器桥臂为并联连接;所述滤波电感为电解槽侧滤波电感,包括:电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5和电感L6;所述滤波电容包括:电容C1、电容C2、电容C3和电容C4;其中,所述电容C1和所述电容C2为直流侧滤波电容,所述电容C3和所述电容C4为电解槽侧滤波电容。

传统单相Buck变换器具有结构简单、控制方法成熟等优势,但存在输入电流断续、输出纹波电流过大和功率等级较低等缺点。结合堆叠交错技术,不仅实现降压功能,还能减小电流纹波,利于功率开关器件的选型。随着电力电子设备的容量和功率逐步提高,变换器中功率器件的可靠性也面临着巨大的挑战。为了解决大功率变换器中功率器件开关应力较大的问题,堆叠交错技术大量运用于实际系统中。堆叠交错变换器已成为大功率电源系统的重点发展方向,相对于传统大功率电源集中供电模式,前者可以有效地扩展电源容量,组成冗余系统提高运行的可靠性。堆叠交错结构的DC/DC变换器具有大幅减小输出侧电流纹波,减小储能元件体积与功率开关器件的电应力,提高系统功率密度的优点。

河北科技大学(Hebei University of Science & Technology),坐落于河北省石家庄市,学校为教育部第二批卓越工程师教育培养计划高校,入选国家级大学生创新创业训练计划、全国高校实践育人创新创业基地、全国深化创新创业教育改革示范高校、教育部首批新工科研究与实践项目(卓越工程师教育培养计划2.0),国家国防科技工业局与河北省人民政府共建的省部共建大学。

本申请的有益效果为:(1)减小了汇总后的输入和输出电流纹波,同时扩展了电流输出能力,采用三电平结构,与两电平相比,所有开关管电压应力均降为高压侧电压的一半,三电平结构和交错并联方式可以成倍提高输入电流的脉动频率,由此改善了变换器的动态响应性能,同时可以减小滤波电感值,为了减小输出电流纹波,可以使开关管的开关周期相等,触发相位依次相差120°,各相电路的电感电流依次相差60°,从而使电感电流叠加后纹波相互抵消,总输出电流纹波大大减小,有利于减小变换器中滤波元件的体积,提高系统的工作效率,还可以减小电路电感电流,便于电感的设计,各相电路的电压电流纹波减小,每个器件承受的电流应力和电压应力也相对较小;(2)本申请采用移相控制,对每个电流环进行独立控制,这种控制方法不仅能够降低电压电流纹波系数还能有良好的抗干扰能力;该控制方法中双闭环采用一个共用的电压外环,三个电流独立内环,相比于传统的电压环电流环的双闭环控制方法能够很好的保持系统的稳定,电压纹波电流纹波较小;具有很强的鲁棒性,动态性能好,响应时间快的优点。而且均流效果较好,具有很强的抗干扰性。

本技术具有较强的财务盈利能力,其财务净现值良好,投资回收期合理。综上所述,该技术属于国家鼓励支持的项目,技术的经济和社会效益客观,技术的投产将改善优化当地产业结构,实现高质量发展的目标。技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接次项目