本發(fā)明屬于電力電子器件領(lǐng)域，涉及一種基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路及測試方法。

背景技術(shù)：

1、氫能作為一種能量密度高、環(huán)境友好且易于存儲(chǔ)的清潔能源，將其與可再生能源配合起來聯(lián)合運(yùn)行，構(gòu)成電氫綜合能源系統(tǒng)，在提升系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的同時(shí)，可以提高能源利用率，減少碳排放量。目前，制氫電源大多為半控型晶閘管器件的制氫電源，隨著新能源的發(fā)展，半控型器件因?yàn)闊o法自主關(guān)斷，且對(duì)于弱電網(wǎng)系統(tǒng)情況下，電網(wǎng)波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致晶閘管電源失控，進(jìn)而造成電解槽的能量損失，因而全控型器件的制氫電源應(yīng)運(yùn)而生，特別是基于電流源型的基于全控器件的制氫電源，由于其變換級(jí)數(shù)少，效率高，又采用了模塊化電流多電平模式，諧波性能好，是制氫電源發(fā)展的重要趨勢。

2、基于半控型晶閘管器件的制氫電源的試驗(yàn)方法已經(jīng)比較成熟，通常滿電流是采用直流側(cè)短接，交流側(cè)僅供用于晶閘管導(dǎo)通的電壓即可，一般只有十幾伏，不連接實(shí)際系統(tǒng)，也不考核晶閘管的開關(guān)特性，因?yàn)楸旧聿痪哂兄C波質(zhì)量功能，也不考核其對(duì)電網(wǎng)諧波的治理情況。然而，全控型晶閘管器件不僅需要驗(yàn)證每個(gè)器件的通流，而且需要了解每個(gè)開關(guān)過程中的過電壓及雜散設(shè)計(jì)等參數(shù)，來確保器件可以工作在安全區(qū)，若模塊化多電平電流源全控型制氫電源沿用半控型晶閘管器件的制氫電源的試驗(yàn)方法，由于交流輸入電壓低，則無法對(duì)晶閘管器件的過電壓特性得不到驗(yàn)證，同時(shí)由于晶閘管器件無法實(shí)現(xiàn)滿容量輸出，因此制氫電源中的電流及電壓采樣精度得不到驗(yàn)證，也無法驗(yàn)證模塊化多電平電流源全控型制氫電源并網(wǎng)的電能質(zhì)量，特別是進(jìn)線電網(wǎng)容量較小電源的廠家，模塊化多電平電流源全控型制氫電源出廠前的整機(jī)全鏈路全功能試驗(yàn)更是無從可依。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路及測試方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明第一方面，提供一種基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，包括無功補(bǔ)償裝置、交流進(jìn)線變壓器、短接線纜、電壓電流檢測裝置、溫度檢測裝置、直流側(cè)電流檢測裝置以及制氫電源控制裝置；

4、交流進(jìn)線變壓器的原邊用于連接交流進(jìn)線，副邊與制氫電源的交流側(cè)連接；無功補(bǔ)償裝置以及電壓電流檢測裝置均與交流進(jìn)線變壓器的原邊連接；短接線纜兩端分別連接制氫電源的直流側(cè)的兩端；直流側(cè)電流檢測裝置與制氫電源的直流側(cè)連接；溫度檢測裝置與制氫電源的電感器及全控器件連接；

5、電壓電流檢測裝置用于檢測交流進(jìn)線變壓器的原邊的三相電壓和三相電流；無功補(bǔ)償裝置用于根據(jù)交流進(jìn)線變壓器的原邊的三相電流和三相電壓，得到無功補(bǔ)償功率并根據(jù)所述無功補(bǔ)償功率對(duì)交流進(jìn)線變壓器的原邊進(jìn)行無功補(bǔ)償；制氫電源控制裝置與制氫電源連接，用于控制制氫電源的交流側(cè)輸出為無功功率，以及控制制氫電源的功率輸出目標(biāo)值以及爬升曲線，以及控制制氫電源的直流側(cè)的輸出電流大小。

6、可選的，還包括第一斷路器，無功補(bǔ)償裝置通過第一斷路器與交流進(jìn)線變壓器的原邊連接。

7、可選的，還包括第二斷路器以及若干子模塊斷路器；

8、第二斷路器一端連接交流進(jìn)線變壓器的原邊，另一端連接第一斷路器，且用于連接交流進(jìn)線，若干子模塊斷路器的一端與交流進(jìn)線變壓器的副邊均連接，另一端分別連接制氫電源的各子模塊。

9、可選的，當(dāng)全控器件為igct時(shí)，所述溫度檢測裝置包括溫度傳感器、ntc熱敏電阻以及熱電偶；當(dāng)全控器件為逆阻型igct時(shí)，所述溫度檢測裝置包括溫度傳感器以及ntc熱敏電阻；其中，溫度傳感器預(yù)埋在制氫電源的電感器內(nèi)，用于檢測制氫電源的電感器的溫度；ntc熱敏電阻集成在制氫電源的全控器件內(nèi)，用于檢測制氫電源的全控器件的溫度；熱電偶與制氫電源的二極管接觸，用于檢測制氫電源的二極管的溫度。

10、可選的，還包括若干第一子模塊電流檢測裝置、第二子模塊電流檢測裝置以及子模塊電流均流控制裝置；

11、若干第一子模塊電流檢測裝置分別與制氫電源的各子模塊的第一直流輸出端連接，用于檢測制氫電源的各子模塊的第一直流輸出端的電流值；若干第二子模塊電流檢測裝置分別與制氫電源的各子模塊的第二直流輸出端連接，用于檢測制氫電源的各子模塊的第二直流輸出端的電流值；子模塊電流均流控制裝置與制氫電源的各子模塊均連接，用于根據(jù)制氫電源的各子模塊的第一直流輸出端的電流值和第二直流輸出端的電流值，對(duì)制氫電源的各子模塊進(jìn)行均流控制。

12、可選的，所述交流進(jìn)線為10kv交流進(jìn)線或35kv交流進(jìn)線，所述交流進(jìn)線變壓器的副邊的輸出電壓范圍為200～1000v。

13、可選的，所述交流進(jìn)線變壓器的容量至少為制氫電源的容量的1.2倍。

14、可選的，所述電壓電流檢測裝置包括三相電流檢測裝置以及三相電壓檢測裝置；所述三相電流檢測裝置以及直流側(cè)電流檢測裝置均為霍爾電流傳感器，所述三相電壓檢測裝置為電壓傳感器。

15、可選的，還包括用于降低制氫電源熱量的冷卻系統(tǒng)。

16、本發(fā)明第二方面，提供一種基于全控器件的電流源型制氫電源測試方法，包括：

17、將制氫電源的直流側(cè)短接，通過交流進(jìn)線變壓器為制氫電源接入交流進(jìn)線，并控制制氫電源的交流側(cè)輸出為無功功率；

18、控制制氫電源按照設(shè)定的功率輸出目標(biāo)值以及爬升曲線運(yùn)行，以及控制制氫電源的直流側(cè)的輸出電流按照設(shè)定的電流大小運(yùn)行；

19、在制氫電源運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測交流進(jìn)線變壓器的原邊的三相電壓和三相電流，并根據(jù)所述三相電壓和三相電流得到無功補(bǔ)償功率，以及根據(jù)所述無功補(bǔ)償功率實(shí)時(shí)對(duì)交流進(jìn)線變壓器的原邊進(jìn)行無功補(bǔ)償，以及實(shí)時(shí)檢測制氫電源的電感器的溫度及全控器件的溫度。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

21、本發(fā)明基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，通過制氫電源控制裝置控制制氫電源的交流側(cè)輸出為無功功率，然后通過電壓電流檢測裝置檢測交流進(jìn)線變壓器的原邊的三相電流和三相電壓并據(jù)此得到無功補(bǔ)償功率，然后根據(jù)無功補(bǔ)償功率對(duì)交流進(jìn)線變壓器的原邊進(jìn)行無功補(bǔ)償，使得并網(wǎng)處的無功接近0，同時(shí)，通過短接線纜將制氫電源的直流側(cè)的兩端短接，負(fù)載阻抗接近0歐姆，降低制氫電源對(duì)于電網(wǎng)的有功功率需求，使得并網(wǎng)處的有功需求也接近0，不僅能較小對(duì)電網(wǎng)的功率消耗，還又不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量造成影響，然后控制制氫電源的功率輸出目標(biāo)值以及爬升曲線，以及控制制氫電源的直流側(cè)的輸出電流大小，并通過溫度檢測裝置實(shí)現(xiàn)制氫電源的電感器及全控器件的溫度檢測，實(shí)現(xiàn)基于全控器件的電流源型制氫電源的全鏈路驗(yàn)證以及滿電流測試，使得制氫電源中的各器件的耐受電流能力及溫度等參數(shù)得到驗(yàn)證。該基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路可以實(shí)現(xiàn)制氫電源的恒功率測試、恒電流測試功能，可以檢測制氫電源的交流電能質(zhì)量和直流側(cè)輸出紋波，可以實(shí)現(xiàn)制氫電源曲線階躍測試，有效提升效率測試，滿足市場中制氫電源的出廠測試需求。

技術(shù)特征：

1.一種基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，包括無功補(bǔ)償裝置(1)、交流進(jìn)線變壓器(2)、短接線纜(13)、電壓電流檢測裝置(8)、溫度檢測裝置、直流側(cè)電流檢測裝置(12)以及制氫電源控制裝置；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，還包括第一斷路器(6)，無功補(bǔ)償裝置(1)通過第一斷路器(6)與交流進(jìn)線變壓器(2)的原邊連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，還包括第二斷路器(9)以及若干子模塊斷路器(7)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，當(dāng)全控器件為igct時(shí)，所述溫度檢測裝置包括溫度傳感器、ntc熱敏電阻以及熱電偶；當(dāng)全控器件為逆阻型igct時(shí)，所述溫度檢測裝置包括溫度傳感器以及ntc熱敏電阻；其中，溫度傳感器預(yù)埋在制氫電源的電感器內(nèi)，用于檢測制氫電源的電感器的溫度；ntc熱敏電阻集成在制氫電源的全控器件內(nèi)，用于檢測制氫電源的全控器件的溫度；熱電偶與制氫電源的二極管接觸，用于檢測制氫電源的二極管的溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，還包括若干第一子模塊電流檢測裝置(10)、第二子模塊電流檢測裝置(11)以及子模塊電流均流控制裝置；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，所述交流進(jìn)線為10kv交流進(jìn)線或35kv交流進(jìn)線，所述交流進(jìn)線變壓器(2)的副邊的輸出電壓范圍為200～1000v。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，所述交流進(jìn)線變壓器(2)的容量至少為制氫電源的容量的1.2倍。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，所述電壓電流檢測裝置(8)包括三相電流檢測裝置以及三相電壓檢測裝置；所述三相電流檢測裝置以及直流側(cè)電流檢測裝置(12)均為霍爾電流傳感器，所述三相電壓檢測裝置為電壓傳感器。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路，其特征在于，還包括用于降低制氫電源熱量的冷卻系統(tǒng)。

10.一種基于全控器件的電流源型制氫電源測試方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電力電子器件領(lǐng)域，公開了一種基于全控器件的電流源型制氫電源測試電路及測試方法，包括無功補(bǔ)償裝置、交流進(jìn)線變壓器、短接線纜、三相電流檢測裝置、三相電壓檢測裝置、溫度檢測裝置、直流側(cè)電流檢測裝置及制氫電源控制裝置；交流進(jìn)線變壓器的原邊用于連接交流進(jìn)線，副邊與制氫電源的交流側(cè)連接；無功補(bǔ)償裝置、電流檢測裝置及電壓檢測裝置均與交流進(jìn)線變壓器的原邊連接；短接線纜用于短接制氫電源的直流側(cè)；直流側(cè)電流檢測裝置與制氫電源的直流側(cè)連接；溫度檢測裝置與制氫電源的電感器及全控器件連接。實(shí)現(xiàn)基于全控器件的電流源型制氫電源的全鏈路驗(yàn)證及滿電流測試，使得制氫電源中的各器件的耐受電流能力及溫度等參數(shù)得到驗(yàn)證。

技術(shù)研發(fā)人員：孫小平,王永新,婁彥濤,張雷,何岸
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安西電電力系統(tǒng)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8