2024年4月2日发(作者：通俊人)
智能应用
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）
摘要：近几年水电解制氢技术日益成熟，我国碱性电解水装置的安装总量已达2000套
[1]
。以中船718所为代表的国内碱性电解水设备最大
产气量可达1000Nm³/h。随着水电解制氢装置产气量的增加，制氢装置对直流电源性能的要求也越来越高。本文提出一种基于IGBT开关
斩波的整流技术
[2]
，为大功率水电解制氢装置提供一套稳定度高、可靠性强的整流电源。该电源采用模块化单元，除具有恒流限压功能
外，还具有精度高、经济性好的特点，可大大提高制氢设备长期运行的稳定性和可维护性。
关键词：大功率整流；IGBT开关斩波；整流电源
0 引言
力为2.0MPa的碱性水电解制氢装置。电解槽额定直流电
某项目生产线现有一台产气量为1000Nm³/h，设计压
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
■ 2.2 12脉整流单元主要电气元件设计选型
线路损耗
[3]
。
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
发为项目量产和扩容提供技术支撑。
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
联组成，输出为12脉波。每个三相桥式功率整流单元主电
直流输出为6500A/380V。
12脉功率整流单元由2个三相桥式硅二极管整流器并
路主要由快速熔断器和三相整流桥二极管组成。每个整流桥
2.2.1 整流二极管元件设计选型
1 系统构成与工作原理
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。
6500A/380V的三相整流桥并联，
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
12脉波整流单元由2个
如图1电气原理图所示，由三相AC10KV/50Hz交流供
DC380V。根据三相整流桥电路的工作原理可知，通过每个
0.577
×
6500
=
3751
A
。
二极管整流桥的电流为
0.577
×I=
d
单个整流桥直流输出额定电流6500A，额定电压为
考虑电源装置的冷却方式为水冷，水冷系数取0.85，所
并联后直流输出13000A/330V的
流单元整流，整流后直流母线电
压可达DC380V，为后级由66个
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。
200A/330V的DC/DC斩波整流单元
图1 IGBT斩波整流电路原理图
2 主要电气元件设计参数介绍
计选型
■ 2.1 工频隔离整流变压器单元设
如图2所示，工频隔离整流变
图2 IGBT斩波整流电路电气原理图
18
2024年4月2日发(作者：通俊人)
智能应用
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）
摘要：近几年水电解制氢技术日益成熟，我国碱性电解水装置的安装总量已达2000套
[1]
。以中船718所为代表的国内碱性电解水设备最大
产气量可达1000Nm³/h。随着水电解制氢装置产气量的增加，制氢装置对直流电源性能的要求也越来越高。本文提出一种基于IGBT开关
斩波的整流技术
[2]
，为大功率水电解制氢装置提供一套稳定度高、可靠性强的整流电源。该电源采用模块化单元，除具有恒流限压功能
外，还具有精度高、经济性好的特点，可大大提高制氢设备长期运行的稳定性和可维护性。
关键词：大功率整流；IGBT开关斩波；整流电源
0 引言
力为2.0MPa的碱性水电解制氢装置。电解槽额定直流电
某项目生产线现有一台产气量为1000Nm³/h，设计压
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
■ 2.2 12脉整流单元主要电气元件设计选型
线路损耗
[3]
。
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
发为项目量产和扩容提供技术支撑。
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
联组成，输出为12脉波。每个三相桥式功率整流单元主电
直流输出为6500A/380V。
12脉功率整流单元由2个三相桥式硅二极管整流器并
路主要由快速熔断器和三相整流桥二极管组成。每个整流桥
2.2.1 整流二极管元件设计选型
1 系统构成与工作原理
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。
6500A/380V的三相整流桥并联，
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
12脉波整流单元由2个
如图1电气原理图所示，由三相AC10KV/50Hz交流供
DC380V。根据三相整流桥电路的工作原理可知，通过每个
0.577
×
6500
=
3751
A
。
二极管整流桥的电流为
0.577
×I=
d
单个整流桥直流输出额定电流6500A，额定电压为
考虑电源装置的冷却方式为水冷，水冷系数取0.85，所
并联后直流输出13000A/330V的
流单元整流，整流后直流母线电
压可达DC380V，为后级由66个
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。
200A/330V的DC/DC斩波整流单元
图1 IGBT斩波整流电路原理图
2 主要电气元件设计参数介绍
计选型
■ 2.1 工频隔离整流变压器单元设
如图2所示，工频隔离整流变
图2 IGBT斩波整流电路电气原理图
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