功率轉(zhuǎn)換技術(shù)在綠氫生產(chǎn)中的重要性 2024

功率轉(zhuǎn)換技術(shù)在綠氫生產(chǎn)中的重要性境、政治和經(jīng)濟壓力越來越大。因此，電解水在未來的制氫中將發(fā)揮重要作用。它還將影響電解水需要高水平且穩(wěn)定的直流電流，因此，在任須能夠直接或通過電網(wǎng)使用來自風力發(fā)電場或太陽能陣列的電力。它還必須能夠?qū)⑦@些不電解設備布局，以及交流-直流和直流-交流電源轉(zhuǎn)換的拓撲結(jié)全球氫能市場治和商業(yè)支持。報告的結(jié)論是，現(xiàn)在正是擴大綠色氫技術(shù)和基礎設施的合適時機。世界各電解水是綠色氫能基礎設施的關(guān)鍵組成部分。隨著 圖1滿足《巴黎氣候協(xié)定》[2]規(guī)定的碳中和綠色制氫需求所需的裝機電力。堿性：這種電解器使用堿性溶液，是最常見的電解器。它們以經(jīng)久耐用、成本低而著稱。然而雖然綠色氫氣在未來能源系統(tǒng)中的潛力已被充分認識，但與化石燃料生產(chǎn)的氫氣相及缺乏適當?shù)幕A設施，都是刺激綠色氫能廣泛應用需要應對的一些挑戰(zhàn)。降低成本的工作電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和壓縮機等單個部件的效率，以及通過建設更大規(guī)模的工廠來提高規(guī)模經(jīng)濟效色產(chǎn)品制氫基礎設施的關(guān)鍵要素（見圖2其性能和圖2電解氫--未來能源系統(tǒng)的一部分[3]電解槽廠可以吸收現(xiàn)有和新的可再生能源系統(tǒng)產(chǎn)生開發(fā)高效、綠色、可規(guī)?；\行的制氫基礎設施，在很大程度上取決于能夠為電電解槽設備系統(tǒng)要求這種轉(zhuǎn)換器的設計極大地影響著綠色制氫裝置的整體效率、可靠性和開銷。下一節(jié)將討論可MVACGridWindenergy ACPower回energy回storageElectrolyzerstack電解槽電解單元要求下降需要時序。根據(jù)技術(shù)的不同，時間可能從幾分鐘到幾小時不等。如今的趨勢是電解槽的另一個重要方面是，隨著電解槽的老化，決于流過它的電流。由于電解槽中的各種老化機制，隨著電解槽的老化，產(chǎn)生相同氫氣（），并網(wǎng)要求動和關(guān)機性能的具體要求。這些要求源于針對大負載電流的規(guī)定，目前正在進行廣泛討論，以更新電網(wǎng)規(guī)定[更新這些規(guī)范的主要動力來自于電網(wǎng)負荷的增加以及機械慣性的減小。由于傳統(tǒng)電廠正換成適合電解槽的直流電。來自光伏或儲能系統(tǒng)的直流輸入也必須轉(zhuǎn)換成合適的電壓。因此交流耦合拓撲結(jié)構(gòu)圖4單整流器配置[8]圖5集中整流器配置[8]晶閘管整流器導體成本而成為交流直流電源轉(zhuǎn)換的熱門選擇。它們是所需電壓的增加，α也會發(fā)生變化，以維持系統(tǒng)中的電流。大多壽命期內(nèi)提高直流電壓。是否對變壓器提出此類要求取決于系統(tǒng)設計、目標工作點諧波失真、直流電流紋波和功率因數(shù)取決于控制角α。整流器和變壓如前所述，電流紋波要求由電解槽技術(shù)確定，功率因數(shù)和），功率因數(shù)對電源的不利影響。晶閘管拓撲結(jié)構(gòu)是此類系統(tǒng)的理想選擇，因為可以根據(jù)本地要求對△△△△△+–流耦合拓撲結(jié)構(gòu)的章節(jié)將對此作進一步介紹。通過改變斬波電流的占空比而不是晶閘管整流器的控制角α,可以無需使用有載調(diào)壓器，但晶閘管解決方案的效率更高，因為鏈中的半導體元件更少。.△△△△△△△+△△△△△△–多級拓撲結(jié)構(gòu)。所有這些拓撲結(jié)構(gòu)用途廣泛，可在太陽能逆變器、電池儲能逆變器和驅(qū)動器用逆變器/整流器等各隨著電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電廠數(shù)量的不斷增加，以及同步發(fā)電機的慣性UO二。Wo二。UO二。Wo二。 –成。每個相臂都有兩個對稱的臂，分別稱為上臂和下臂。兩個臂包含一組相同的子模塊，它V +–armarm+– +–armarm+–armarmarmarm22直流耦合拓撲結(jié)構(gòu)交錯降壓轉(zhuǎn)換器壓。將多個這樣的模塊并聯(lián)起來，再加上適當?shù)慕诲e控制，就能在不增加開關(guān)頻率或電感器尺寸的低直流電流的紋波。交錯配置還便于并聯(lián)模塊，以獲得更高的直流電流。每相都可以采用模塊化設這種配置易于執(zhí)行，可提高二極管和晶閘管整流器的性能，如前所述。雖然該設計執(zhí)行起來輸出端與輸入端之間沒有電隔離。與本地直流網(wǎng)絡連接時，電氣隔離非常重要，以解決電解槽和 △ –O△△△ △ –O△△△△ △–圖10交錯降壓轉(zhuǎn)換器[10]雙有源的橋式轉(zhuǎn)換器2△△△△△△△△△△△△2圖11雙有源橋式轉(zhuǎn)換器[10]英飛凌解決方案ActivefrontendActivefrontendrectifierEasy1B/2BEconoDUALEasy1B/2BEconoDUALIHVraEasy3B/4B62mmXHPEasyCoolSiCraTRENCHSTOP7CoolSiCMOSFETPowerPowerBlockPowerdiscPowerdiscPowerstackPowerPowerBlockPowerdiscPowerdiscPowerstackEasy1B/2BEconoDUALEasy1B/2BEconoDUALEasy3B/4BXHPEasyCoolSiC62mmXHPTRENCHSTOP7CoolSiCMOSFETThyristorrectifierThyristorrectifierDiodeDioderectifierMultiMulti-phaseDC/DCGatedriverGatedriversolutionsEiceDRIVER圖12英飛凌的功率半導體產(chǎn)品組合涵蓋了各種交流和直流耦合拓撲的全部性能范圍[10]管。此外，還包括一系列平板型相控晶閘管和模塊。功率圓盤可雙面冷卻，具有出色的電流益的，因為轉(zhuǎn)換器是作為整流器運行的。在此，英飛凌提供增強二極管模塊62mm封裝[13]毫無疑問，隨著全世界都在尋求可靠和安全的能源，同時也有助于減少重工業(yè)的碳長。為了防止排放量不可持續(xù)地增加，氫氣的生產(chǎn)必須越來越多地以可再生能源為力進行大量投資。有效的功率轉(zhuǎn)換對于電解的效率和成本效益至關(guān)重要。英飛凌憑參考文獻/cms/de/prhttps://www.infineon.https://www.infineon請注意！本文件僅供參考，此處提供