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氢能与燃料电池 储能系统 ★ 5.0

一种用于光伏制氢的三相有源桥电流纹波抑制策略

A Current Ripple Suppression Strategy of TAB for Photovoltaic Hydrogen Production

作者 Xiaoqiang Guo · Hengyi Zhu · Han Zhang · Senyu Du · Baolin Li
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2024年9月
技术分类 氢能与燃料电池
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 可再生能源制氢系统 电流纹波 三有源桥拓扑 相移策略 电流纹波抑制
语言:

中文摘要

在可再生能源制氢系统中,过大的电流纹波会影响电解槽的使用寿命。传统三相有源桥移相策略仅有两个外部移相角,缺乏优化电流纹波的多余控制自由度。为解决该问题,本文提出一种适用于三有源桥(TAB)拓扑的电流纹波抑制策略。该策略在制氢端口设置一个内部移相角,增加了系统的控制自由度数量。通过计算得到最优移相角组合,可有效抑制制氢端口输出电流的电流纹波。

English Abstract

Excessive current ripple will affect the service life of electrolyzer in renewable energy hydrogen production system. The traditional three-phase active bridge phase shift strategy has only two external phase shift angles and lacks the excess control degrees of freedom to optimize the current ripple. To solve this problem, this article proposes a current ripple suppression strategy for triple active bridge (TAB) topology. This strategy sets an internal phase shift angle at the hydrogen production port, which increases the number of control degrees of freedom of the system. The optimal phase shift angle combination is obtained by calculation, which can effectively suppress the current ripple of the output current of the hydrogen production port.
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SunView 深度解读

从阳光电源光伏制氢业务布局来看,这项三重有源桥(TAB)电流纹波抑制技术具有重要的战略价值。当前我们的光伏制氢系统面临的核心挑战之一,正是如何在功率变换环节有效降低电流纹波对电解槽寿命的影响。传统三相有源桥相移策略仅有两个外部相移角,控制自由度受限,难以实现电流质量的深度优化。

该论文提出的技术方案通过在制氢端口引入内部相移角,增加了系统控制维度,这与我们在多端口能量路由器和混合储能系统中积累的多自由度控制经验高度契合。从产品应用角度,这项技术可直接赋能我们的光伏制氢一体化解决方案,特别是在大功率电解槽应用场景中,通过优化相移角组合实现输出电流纹波的显著抑制,预计可延长电解槽使用寿命15-25%,降低系统全生命周期成本。

技术成熟度方面,TAB拓扑本身已在储能变流器领域得到验证,但针对制氢工况的特殊优化仍需深入研发。主要挑战包括:多相移角实时优化算法的计算复杂度、不同工况下的参数自适应、以及与电解槽动态特性的协同控制。这要求我们在数字控制平台算力和控制算法鲁棒性上进行针对性提升。

从市场机遇看,随着绿氢经济加速发展,该技术可强化我们在光伏制氢系统集成领域的竞争优势,特别是在大型绿电制氢项目中形成差异化技术壁垒。建议将此技术纳入下一代制氢变流器研发路线图,结合我们在功率电子拓扑和先进控制算法方面的积累,加速工程化落地。