IGBT开关斩波整流技术在水电解制氢中的应用

孔卫江，杨金彭，魏灿，史铁，李洁

（中国船舶集团有限公司第七一八研究所, 河北邯郸，056000）

0 引言

某项目生产线现有一台产气量为1000Nm³/h，设计压力为2.0MPa的碱性水电解制氢装置。电解槽额定直流电压：330V，直流电流:DC13KA。为满足制氢装置对大功率高精度整流电源的要求，提出一种基于IGBT开关斩波的13KA/330V的单机大功率高精度整流电源技术。采用模块单元化结构设计，对于不同功率等级要求的制氢装置，可通过改变模块单元数量来满足使用。同时可避免重复性技术开发为项目量产和扩容提供技术支撑。

1 系统构成与工作原理

如图1电气原理图所示，由三相AC10KV/50Hz交流供电，采用IGBT开关斩波整流技术和模块化设计，具有控制精度高、响应速度快、功率因数高、对电网谐波分量小的特点。

12脉波整流单元由2个6500A/380V的三相整流桥并联，并联后直流输出13000A/330V的直流母线电源。三相AC10KV交流电经三相工频隔离整流变压器降为AC282V的交流电压，通过快速熔断器后送入前级12脉波整流单元整流，整流后直流母线电压可达DC380V，为后级由66个200A/330V的DC/DC斩波整流单元模块提供直流母线电压。66个斩波整流单元模块的直流输入侧并联，直流输出侧经直流滤波后并联，共直流输出母线。

2 主要电气元件设计参数介绍

■2.1 工频隔离整流变压器单元设计选型

如图2所示，工频隔离整流变压器采用d/d和d/y联结组别，构建12脉波整流系统，可减少整流电源系统对网侧谐波污染，实现绿色用电降低网侧线路损耗[3]。

■2.2 12脉整流单元主要电气元件设计选型

12脉功率整流单元由2个三相桥式硅二极管整流器并联组成，输出为12脉波。……