CN113388861B - 电解槽系统、制氢系统和制氢电源及其输出对地短路检测电路 - Google Patents

电解槽系统、制氢系统和制氢电源及其输出对地短路检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电解槽系统、制氢系统和制氢电源及其输出对地短路检测电路，该输出对地短路检测电路中，第一分压单元和第二分压单元串联连接后，与电解槽并联连接于制氢电源的输出端正负极之间；电解槽的中间极板或负极接地，两个分压单元的连接点通过检测电阻也接地；因此，正常情况下和制氢电源与电解槽之间正负极传输回路出现对地短路故障时，两个分压单元之间连接点处的电压会发生变化，并通过该处生成的短路检测结果体现出来，进而实现了对于制氢电源输出对地短路故障的实时检测。

Description

电解槽系统、制氢系统和制氢电源及其输出对地短路检测 电路
技术领域
本发明涉及电解制氢技术领域，特别涉及一种电解槽系统、制氢系统和制氢电源及其输出对地短路检测电路。
背景技术
水电解制氢电解槽，如图1a和图1b所示，其通常由数量不等的小室串联组成；如某100Nm3/h电解槽由100个小室组成，其每个小室分别承担1/100的输入电压。并且，其通常采用中间极板接地(如图1a所示)或负极接地(如图1b所示)的方式，来防止电解槽内静电累积。当前，制氢电源设备与电解槽之间，通常是采用导线或者铜排实现连接；但是，导线的绝缘层容易出现老化破损等情况，铜排连接也不可避免存在对地短路的风险。
中间极板接地方式下，当实现上述连接的正负极传输回路的任意位置对地出现短路的时候，电解槽中50％的小室将被短路，而剩下的50％小室承受了正常情况下2倍的电压，对电解槽的性能与寿命有着极大的影响。同时，短路点大电流会导致绝缘发热起火，在电解槽附近极易造成严重后果。而负极接地方式下，虽然负极对地出现短路时与正常情况相同，但当正极对地出现短路时，制氢电源直接被短路，极易导致其损坏。
该类短路故障在实际使用中已经发生，因此，当前亟需一个对该类故障进行检测的电路。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电解槽系统、制氢系统和制氢电源及其输出对地短路检测电路，以实现对于制氢电源输出对地短路故障的实时检测。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种制氢电源的输出对地短路检测电路，所述制氢电源的输出端连接电解槽的电能输入端，且所述电解槽的中间极板或负极接地；所述制氢电源的输出对地短路检测电路包括：第一分压单元、第二分压单元和检测电阻；其中：
所述制氢电源的输出端正极，依次通过所述第一分压单元和所述第二分压单元，连接所述制氢电源的输出端负极；
所述第一分压单元和所述第二分压单元的连接点，通过所述检测电阻接地，并生成短路检测结果。
可选的，所述电解槽的中间极板接地时：
所述第一分压单元的阻抗与所述第二分压单元的阻抗之比，等于所述中间极板到所述电解槽的正极之间的阻抗与所述中间极板到所述电解槽的负极之间的阻抗之比。
可选的，所述第一分压单元的阻抗与所述第二分压单元的阻抗相等。
可选的，所述第一分压单元的阻抗与所述第二分压单元的阻抗，均大于预设值。
可选的，所述检测电阻的阻抗大于预设值。
可选的，所述第一分压单元和所述第二分压单元，均包括：一个电阻，或，至少两个串并联连接的电阻。
可选的，还包括：AD采样模块；
所述AD采样模块用于根据所述短路检测结果进行AD转换和采样，生成短路检测信号至相应的处理器。
可选的，还包括：检测供电支路，连接在所述制氢电源的输出端正负极之间，用于在所述制氢电源启动之前，为所述第一分压单元和所述第二分压单元提供供电电压。
可选的，所述检测供电支路包括：串联连接的电压源、限流电阻和防反二极管；其中：
所述限流电阻用于限制所述电压源的输出电流大小；
所述防反二极管用于在所述制氢电源启动后，防止所述制氢电源的输出电流流经所述检测供电支路。
本发明第二方面提供了一种制氢电源，包括：输入源和功率变换单元；其中：
所述输入源与所述功率变换单元的输入端相连；
所述功率变换单元的输出端，作为所述制氢电源的输出端，连接电解槽的电能输入端和如上述第一方面任一段落所述的制氢电源的输出对地短路检测电路；
所述功率变换单元中控制器的处理器，直接接收所述输出对地短路检测电路的短路检测信号，或者，通过所述控制器中的AD采样模块接收所述输出对地短路检测电路的短路检测结果；
所述电解槽的中间极板或负极接地。
可选的，所述输入源为：电网、光伏阵列及风机中的至少一种。
可选的，所述输入源为电网或风机时，所述功率变换单元包括为其进行功率变换的ACDC变换器；
所述输入源为光伏阵列时，所述功率变换单元包括为其进行功率变换的DCDC变换器。
可选的，所述输入源还包括：储能电池；
所述功率变换单元还包括为所述储能电池进行功率变换的DCDC变换器。
本方面第三方面提供了一种电解槽系统，包括：电解槽和控制器；其中：
所述电解槽的电能输入端，连接制氢电源的输出端，以及，如上述第一方面任一段落所述的制氢电源的输出对地短路检测电路；
所述电解槽的中间极板或负极接地；
所述控制器的处理器，直接接收所述输出对地短路检测电路的短路检测信号，或者，通过所述控制器中的AD采样模块接收所述输出对地短路检测电路的短路检测结果；
所述控制器与所述制氢电源的控制器通信连接。
可选的，所述电解槽为：碱水电解槽或者PEM电解槽。
本发明第四方面提供了一种制氢系统，包括：制氢电源和电解槽系统；其中：
所述制氢电源为如上述第二方面任一段落所述的制氢电源；和/或，所述电解槽系统为如上述第三方面任一段落所述的电解槽系统。
基于上述本发明提供的制氢电源的输出对地短路检测电路，其第一分压单元和第二分压单元串联连接后，与电解槽并联连接于制氢电源的输出端正负极之间；电解槽的中间极板或负极接地，两个分压单元的连接点通过检测电阻也接地；因此，正常情况下和制氢电源与电解槽之间正负极传输回路出现对地短路故障时，两个分压单元之间连接点处的电压会发生变化，并通过该处生成的短路检测结果体现出来，进而实现了对于制氢电源输出对地短路故障的实时检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1a和图1b为现有技术提供的两种电解槽内部结构示意图；
图2为本发明实施例提供的制氢系统的结构示意图；
图3为制氢电源输出端负极对地短路时的电解槽接线示意图；
图4a和图4b分别为本发明实施例提供的两种制氢系统的等效电路图；
图5为本发明实施例提供的制氢系统的另一种结构示意图；
图6a和图6b分别为本发明实施例提供的制氢系统的另外两种结构示意图；
图7a和图7b分别为本发明实施例提供的另外两种制氢系统的等效电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明提供一种制氢电源的输出对地短路检测电路，以实现对于制氢电源输出对地短路故障的实时检测。
如图2所示，该制氢电源20包括：输入源201和功率变换单元202；其中，输入源201指的是制氢的能量来源，可以是电网，也可以是光伏组件、风机等可再生能源；功率变换单元202指的是电力电子变换装置，功能是把输入源201的能量转变为稳定的制氢能量。
输入源201和功率变换单元202的输入端相连，功率变换单元202的输出端作为该制氢电源20的输出端、连接电解槽30的电能输入端。
该电解槽30可以是碱水电解槽，也可以是PEM电解槽。
该电解槽30的中间极板或负极接地，所以，制氢电源20与电解槽30之间连接正负极传输回路任意位置出现对地短路时，电解槽30中部分小室甚至全部小室所承担的电压将会有所变化，具体的：
该电解槽30的中间极板接地时，正常情况下，电解槽30中，中间极板与正极之间各个小室串联连接构成的上侧部分，与，中间极板与负极之间各个小室串联连接构成的下侧部分，应当各自承担制氢电源20输出电压的一半。但实际应用中，无论制氢电源20到电解槽30之间正负极传输回路中的哪一位置出现对地短路故障，都将导致中间极板一侧部分小室被短路、另一侧部分小室承受制氢电源20输出的全部电压；比如图3所示的情况，电解槽负极发生对地短路，则其下侧部分小室被短路，上侧部分小室承受全部电压；该情况下将会对电解槽的性能及寿命产生恶劣影响，还有可能会导致绝缘发热起火的严重后果。
该电解槽30的负极接地时，正常情况下，电解槽30中各个小室共同承担制氢电源20的输出电压；制氢电源20到电解槽30之间正负极传输回路中的负极出现对地短路时，与正常情况相同，不会成为产生影响的故障；制氢电源20到电解槽30之间正负极传输回路中的正极出现对地短路时，电解槽30中各个小室均不承担任何电压，制氢电源20直接被短路，极易导致其损坏。
为避免上述恶劣情况的发生，本实施例提供一种制氢电源20的输出对地短路检测电路10，如图2中虚线框内所示，具体包括：第一分压单元101、第二分压单元102和检测电阻Rg；其中：
制氢电源20的输出端正极，依次通过第一分压单元101和第二分压单元102，连接制氢电源20的输出端负极；进而使得该第一分压单元101和第二分压单元102的串联支路，与电解槽30并联连接于制氢电源20的输出端正负极之间，并联连接的两条支路两端的电压均为该制氢电源20的输出电压。
第一分压单元101和第二分压单元102的连接点N，通过检测电阻Rg接地，并生成短路检测结果。
具体的工作原理为：
(1)对于图1a所示的电解槽30中间极板接地的方式，实际应用中，可以设置第一分压单元101的阻抗与第二分压单元102的阻抗之比，等于中间极板到电解槽30的正极之间的阻抗与中间极板到电解槽30的负极之间的阻抗之比。
实际应用中，中间极板到电解槽30的正极之间的阻抗，即电解槽30上侧部分各小室的阻抗之和；中间极板到电解槽30的负极之间的阻抗，即电解槽30下侧部分各小室的阻抗之和；两个阻抗之比通常为1:1，则第一分压单元101的阻抗与第二分压单元102的阻抗之比也为1:1，即两个分压单元101和102的阻抗相同、分压相同。
因此，正常情况下，两个分压单元101和102到连接点N处的分压，应当与电解槽正负极到中间极板的分压情况相同，也即连接点N处的电压应当为零；但是，若制氢电源20到电解槽30之间正负极传输回路任意位置出现对地短路故障，则将导致两个分压单元101和102的连接点N处的电压发生变化，并通过该处生成的短路检测结果体现出来，进而实现了对于制氢电源20输出对地短路故障的实时检测。
(2)对于图1b所示的电解槽30负极接地的方式，正常情况下以及负极出现对地短路的情况下，两个分压单元101和102的连接点N处均会存在相应的电压；而当出现正极对地短路的故障时，由于电解槽30的正极和负极均接地，所以其两端无压差，两个分压单元101和102的串联支路两端也无压差，进而导致两个分压单元101和102的连接点N处的电压为零；最终，N处的电压变化，通过该处生成的短路检测结果体现出来，实现了对于制氢电源20输出对地短路故障的实时检测。
本实施例提供的输出对地短路检测电路10，通过上述原理能够在运行中实时检测制氢电源20输出对地短路的情况，进而避免上述恶劣情况的发生。
需要说明的是，由于两个分压单元101和102构成的串联支路时刻挂接在制氢电源20输出端的两极之间，所以正常制氢过程中，也即制氢电源20运行时，该串联支路上会时刻存在电流、造成电能损耗。
因此，在上一实施例的基础之上，本实施例提供一种更为优选的输出对地短路检测电路10，其中，第一分压单元101的阻抗与第二分压单元102的阻抗，均大于预设值，实际应用中，两者的阻抗值可以设置为KΩ级以上，以降低损耗并减小体积。
由于两个分压单元101和102构成的串联支路，与电解槽30并联连接于制氢电源20的输出端正负极之间，所以，将两个分压单元101和102的阻抗设置较大，使得正常情况下，两个分压单元101和102所在支路上的电流非常小，能够尽量减少正常情况下的损耗。
两个分压单元101和102的电阻值视其具体应用环境而定即可，此处不做限定，均在本申请的保护范围内。
更进一步的，该检测电阻Rg的阻抗大于预设值，而此预设值并不一定与上述提及的预设值相同，设置此预设值的目的在于，将电解槽30任一极发生短路故障时连接点N与大地G之间的电流限制在较小值，进而降低此处的发热程度。实际应用中，该检测电阻Rg的阻抗值可以设置为50KΩ级以上，以降低损耗并减小体积，同时还应当满足接地阻抗的安规要求。
在上述实施例的基础之上，本实施例提供一种具体的输出对地短路检测电路10，其中，该第一分压单元101和第二分压单元102，可以均包括：一个电阻(比如图2中所示的R1和R2)，或，至少两个串并联连接的电阻(未进行图示)；而且两者并不需要保持相同设置，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
该输出对地短路检测电路10的工作原理如下：
功率变换单元202的输出端正极和负极之间接入第一分压单元101和第二分压单元102，第一分压单元101的阻抗为R1，第二分压单元102的阻抗为R2，两者的连接点N通过检测电阻Rg连接到大地G。
对于图1a所示的电解槽30中间极板接地的方式，电解槽30的中间极板接大地G，电解槽30的小室分为上下两个部分，可以分别用电阻RL1和RL2表示。通常情况下这两个电阻之比等于小室数量之比。
由制氢电源20和电解槽30构成的制氢系统，其等效模型如图4a所示，UDC为制氢电源20的输出电压；通过阻抗设置，令：
Figure BDA0003110862530000081
则后续根据连接点N处的短路检测结果，也即通过对于检测电阻Rg两端电压的检测，即可判断是否发生对地短路；具体分为以下三种情况：
(1)当没有发生对地短路的时候，电路处于电桥平衡状态，此时检测电阻Rg两端的电压为0。
(2)当发生正极对地短路的时候，电阻RL1等于0，检测电阻Rg两端的电压为负值，其值具体为：
Figure BDA0003110862530000082
(3)当发生负极对地短路的时候，电阻RL2等于0，检测电阻Rg两端的电压为正值，其值具体为：
Figure BDA0003110862530000083
理想情况下，仅通过该短路检测结果中采样电压Ug的正负，即可判断出是否发生了对地短路，以及那一极对地发生了短路。
实际应用中，考虑到传输过程中的干扰等因素所带来的电压波动，应当设置一定的允许范围，比如[-a，+a]V，a的取值不限，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内；只要该采样电压Ug的大小在该允许范围内，即判定未发生对地短路，否则判定出现了相应极的对地短路故障。
对于图1b所示的电解槽30负极接地的方式，由制氢电源20和电解槽30构成的制氢系统，其等效模型如图4b所示，当没有发生对地短路的时候，电解槽30的电阻为RL，检测电阻Rg两端的电压值为：
Figure BDA0003110862530000091
当发生负极对地短路的时候，对系统无影响。
当发生正极对地短路的时候，电阻RL等于0，检测电阻Rg两端的电压为0。
因此，通过该采样电压Ug的大小，可以判断是否发生了正极对地短路故障。实际应用中，也可以考虑电压波动情况，为其设置0附近的一定范围，只要该采样电压Ug的大小位于该范围内，即可判断出现了正极对地短路故障。
实际应用中，从该短路检测结果到能够使相应处理器进行应用的采样电压Ug之间，应该设置有相应的数据处理环节，比如AD采样模块。
如果该处理器所在设备内部的AD采样模块预留有相应的通道，则可以借用相应的AD采样模块通道，对该短路检测结果进行处理、生成短路检测信号后发送给相应的处理器，以使该处理器能够得到各个时刻的采样电压Ug。
而如果该处理器所在设备内部没有相应的AD采样模块通道，则如图5所示，该输出对地短路检测电路10中可以设置有一个专用的AD采样模块103，来根据短路检测结果进行AD转换和采样，生成短路检测信号至相应的处理器，进而实现该短路检测结果到各个时刻的采样电压Ug之间的数据处理过程。
上述两种方式均可，此处不做限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
本输出对地短路检测电路10可以在设备运行中实时检测制氢电源20的输出对地短路故障，可以提高制氢系统的可靠性。同时，其电路简单，成本低，易于实现。
在上述实施例的基础之上，本实施例提供一种能够在制氢电源20启动之前实现对地短路故障检测的输出对地短路检测电路，参见图6a和图6b，其在图2的基础之上增加了：检测供电支路104；该检测供电支路104连接在制氢电源20的输出端正负极之间，用于在制氢电源20启动之前，为第一分压单元101和第二分压单元102提供供电电压。
如图5中所示，该检测供电支路104包括：串联连接的电压源UDC、限流电阻R3和防反二极管D1；其中：
该限流电阻R3用于限制电压源UDC的输出电流大小，其阻值大小可以视其具体应用环境而定，此处不做限定。
相对于功率变换单元202而言，电压源UDC的电压相对较低；因此，在制氢电源20启动后，为防止功率变换单元202正常工作时对电压源UDC电路的影响，使制氢电源20的输出电流不会流经检测供电支路104，该防反二极管D1的导通方向应与电压源UDC的输出方向相同。
三者在该检测供电支路104内的连接关系，可以如图5中所示，也可以改变三者的连接顺序，只要均能实现其各自的作用即可，均在本申请的保护范围内。
此时，对于图1a所示的电解槽30中间极板接地的方式，由制氢电源20和电解槽30构成的制氢系统，其等效模型如图7a所示，通过阻抗设置，令：
Figure BDA0003110862530000101
则后续根据连接点N处的短路检测结果，也即通过对于检测电阻Rg两端电压的检测，即可判断是否发生对地短路；具体分为以下三种情况：
(1)当没有发生对地短路的时候，电路处于电桥平衡状态，此时检测电阻Rg两端的电压为0。
(2)当发生正极对地短路的时候，电阻RL1等于0，检测电阻Rg两端的电压为负值，当不考虑二极管D1的压降时，测电阻Rg两端的电压值具体为：
Figure BDA0003110862530000111
(3)当发生负极对地短路的时候，电阻RL2等于0，检测电阻Rg两端的电压为正值，当不考虑二极管D1的压降时，测电阻Rg两端的电压值具体为：
Figure BDA0003110862530000112
理想情况下，仅通过该短路检测结果中采样电压Ug的正负，即可判断出是否发生了对地短路，以及那一极对地发生了短路。
实际应用中，考虑到传输过程中的干扰等因素所带来的电压波动，应当设置一定的允许范围，比如[-a，+a]V，a的取值不限，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内；只要该采样电压Ug的大小在该允许范围内，即判定未发生对地短路，否则判定出现了相应极的对地短路故障。
对于图1b所示的电解槽30负极接地的方式，由制氢电源20和电解槽30构成的制氢系统，其等效模型如图7b所示，当没有发生对地短路的时候，电解槽30的电阻为RL，当不考虑防反二极管D1的压降时，检测电阻Rg两端的电压值为：
Figure BDA0003110862530000113
当发生负极对地短路的时候，对系统无影响。
当发生正极对地短路的时候，电阻RL等于0，检测电阻Rg两端的电压为0。
因此，通过该采样电压Ug的大小，可以判断是否发生了正极对地短路。实际应用中，也可以考虑电压波动情况，为其设置0附近的一定范围，只要该采样电压Ug的大小位于该范围内，即可判断出现了正极对地短路故障。
需要说明的是，图2、图5、图6a或图6b中，均以电解槽30采用中间极板接地的方式为例进行展示，其采用负极接地方式时的输出对地短路检测电路10与上述各图中所示均相同，不再一一展示。
本发明另一实施例还提供了一种制氢电源20，参见图2、图5、图6a或图6b，其具体包括：输入源201和功率变换单元202；其中：
输入源201与功率变换单元202的输入端相连。
功率变换单元202的输出端，作为制氢电源20的输出端，连接电解槽30的电能输入端和如上述任一实施例所述的制氢电源20的输出对地短路检测电路10。电解槽30的中间极板或负极接地。该输出对地短路检测电路10的结构及工作原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。
实际应用中，该输入源201可以为：电网、光伏阵列及风机中的至少一种，即其中的一种或多种。另外，该输入源201还可以包括储能电池，使该制氢电源的输出更为平滑和稳定。
当输入源201为电网或风机时，功率变换单元202包括为其进行功率变换的ACDC变换器；当输入源201为光伏阵列时，功率变换单元202包括为其进行功率变换的DCDC变换器；当输入源201还包括储能电池时，功率变换单元202还应该包括为储能电池进行功率变换的DCDC变换器。
各种形式的输入源201及其后级变换器，可以采用合适的方式进行耦合，参见现有技术即可，此处不再一一赘述。
不论功率变换单元202具体包括何种变换器、几个变换器，其内部均至少配备有一个控制器；多个控制器时，可以是各个变换器均配备有各自的控制器，优选其中作为主机的一个，其内部处理器用于：直接接收输出对地短路检测电路10的短路检测信号，对实时的采样电压Ug进行比较和判断，以确定当前该功率变换单元202的输出端任意一极是否发生对地短路；或者，通过控制器中的AD采样模块接收输出对地短路检测电路10的短路检测结果，由该AD采样模块对短路检测结果进行AD转换和采样后，得到短路检测信号，再对实时的采样电压Ug进行比较和判断，确定当前该功率变换单元202的输出端任意一极是否发生对地短路。正常情况下，可以优选采用后者，即使用制氢电源20中多余的AD采样模块。
若该功率变换单元202正在运行，则当该处理器确定当前该功率变换单元202的输出端某极发生对地短路时，可以通过控制该功率变换单元202的主电路停止或降低输出，来减小甚至消除短路电流，避免严重事故的发生。若该功率变换单元202正准备启动，则停止当前的启动流程，上报故障信息，等待检修。
本发明另一实施例还提供一种电解槽系统，包括：电解槽30和控制器(未进行图示)；其中：
参见图2、图5、图6a或图6b，该电解槽30的电能输入端，连接制氢电源20的输出端，以及，如上述任一实施例所述的制氢电源20的输出对地短路检测电路10。该输出对地短路检测电路10的结构及工作原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。
该电解槽30的中间极板或负极接地。该电解槽30可以是：碱水电解槽30或者PEM电解槽30。
该控制器的处理器，直接接收输出对地短路检测电路10的短路检测信号，或者，通过控制器中的AD采样模块接收输出对地短路检测电路10的短路检测结果；该处理器的相关工作原理与上一实施例相同，此处不再赘述。该控制器与制氢电源20的控制器通信连接，进而，该处理器在确定当前该功率变换单元202的输出端任意一极是否发生对地短路之后，能够及时通知制氢电源20，使其在运行过程中及时停止或降低输出，或者使其在启动前停止启动流程，避免严重事故发生。
本发明另一实施例还提供一种制氢系统，如图2、图5、图6a或图6b所示，具体包括：制氢电源20和电解槽系统；其中：
制氢电源20的输出端，连接电解槽系统中电解槽30的电能输入端，以及，如上述任一实施例所述的制氢电源20的输出对地短路检测电路10。该输出对地短路检测电路10的结构及工作原理参见上述实施例即可，此处不再一一赘述。
参见图2或图5，该制氢电源20包括：输入源201和功率变换单元202；其中，输入源201与功率变换单元202的输入端相连，功率变换单元202的输出端作为制氢电源20的输出端。
实际应用中，该输入源201可以为：电网、光伏阵列及风机中的至少一种，即其中的一种或多种。另外，该输入源201还可以包括储能电池，使该制氢电源的输出更为平滑和稳定。
当输入源201为电网或风机时，功率变换单元202包括为其进行功率变换的ACDC变换器；当输入源201为光伏阵列时，功率变换单元202包括为其进行功率变换的DCDC变换器；当输入源201还包括储能电池时，功率变换单元202还应该包括为储能电池进行功率变换的DCDC变换器。
各种形式的输入源201及其后级变换器，可以采用合适的方式进行耦合，参见现有技术即可，此处不再一一赘述。
该电解槽系统，包括：电解槽30和控制器。该电解槽30的中间极板或负极接地；该电解槽30可以是：碱水电解槽30或者PEM电解槽30。该制氢电源20中的控制器与电解槽系统中的控制器通信连接。
并且，该制氢电源20和/或该电解槽系统中控制器的处理器，直接接收输出对地短路检测电路10的短路检测信号，或者，通过相应控制器中的AD采样模块接收输出对地短路检测电路10的短路检测结果。两个处理器中的任意一个来实现对地短路故障的比较判断时，具体原理可以参见上述实施例；当两个处理器均能够实现对地短路故障的比较判断时，两者可以互为冗余，提高对地短路故障检测的可靠性。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，所述制氢电源的输出端连接电解槽的电能输入端，且所述电解槽的中间极板或负极接地；所述制氢电源的输出对地短路检测电路包括：第一分压单元、第二分压单元和检测电阻；其中：
所述制氢电源的输出端正极，依次通过所述第一分压单元和所述第二分压单元，连接所述制氢电源的输出端负极；
所述第一分压单元和所述第二分压单元的连接点，通过所述检测电阻接地，并生成短路检测结果。
2.根据权利要求1所述的制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，所述电解槽的中间极板接地时：
所述第一分压单元的阻抗与所述第二分压单元的阻抗之比，等于所述中间极板到所述电解槽的正极之间的阻抗与所述中间极板到所述电解槽的负极之间的阻抗之比。
3.根据权利要求2所述的制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，所述第一分压单元的阻抗与所述第二分压单元的阻抗相等。
4.根据权利要求1所述的制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，所述第一分压单元的阻抗与所述第二分压单元的阻抗，均大于预设值。
5.根据权利要求1所述的制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，所述检测电阻的阻抗大于预设值。
6.根据权利要求1所述的制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，所述第一分压单元和所述第二分压单元，均包括：一个电阻，或，至少两个串并联连接的电阻。
7.根据权利要求1所述的制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，还包括：AD采样模块；
所述AD采样模块用于根据所述短路检测结果进行AD转换和采样，生成短路检测信号至相应的处理器。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，还包括：检测供电支路，连接在所述制氢电源的输出端正负极之间，用于在所述制氢电源启动之前，为所述第一分压单元和所述第二分压单元提供供电电压。
9.根据权利要求8所述的制氢电源的输出对地短路检测电路，其特征在于，所述检测供电支路包括：串联连接的电压源、限流电阻和防反二极管；其中：
所述限流电阻用于限制所述电压源的输出电流大小；
所述防反二极管用于在所述制氢电源启动后，防止所述制氢电源的输出电流流经所述检测供电支路。
10.一种制氢电源，其特征在于，包括：输入源和功率变换单元；其中：
所述输入源与所述功率变换单元的输入端相连；
所述功率变换单元的输出端，作为所述制氢电源的输出端，连接电解槽的电能输入端和如权利要求1-9任一项所述的制氢电源的输出对地短路检测电路；
所述功率变换单元中控制器的处理器，直接接收所述输出对地短路检测电路的短路检测信号，或者，通过所述控制器中的AD采样模块接收所述输出对地短路检测电路的短路检测结果；
所述电解槽的中间极板或负极接地。
11.根据权利要求10所述的制氢电源，其特征在于，所述输入源为：电网、光伏阵列及风机中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的制氢电源，其特征在于，所述输入源为电网或风机时，所述功率变换单元包括为其进行功率变换的ACDC变换器；
所述输入源为光伏阵列时，所述功率变换单元包括为其进行功率变换的DCDC变换器。
13.根据权利要求11或12所述的制氢电源，其特征在于，所述输入源还包括：储能电池；
所述功率变换单元还包括为所述储能电池进行功率变换的DCDC变换器。
14.一种电解槽系统，其特征在于，包括：电解槽和控制器；其中：
所述电解槽的电能输入端，连接制氢电源的输出端，以及，如权利要求1-9任一项所述的制氢电源的输出对地短路检测电路；
所述电解槽的中间极板或负极接地；
所述控制器的处理器，直接接收所述输出对地短路检测电路的短路检测信号，或者，通过所述控制器中的AD采样模块接收所述输出对地短路检测电路的短路检测结果；
所述控制器与所述制氢电源的控制器通信连接。
15.根据权利要求14所述的电解槽系统，其特征在于，所述电解槽为：碱水电解槽或者PEM电解槽。
16.一种制氢系统，其特征在于，包括：制氢电源和电解槽系统；其中：
所述制氢电源为如权利要求10-13任一项所述的制氢电源；和/或，所述电解槽系统为如权利要求14或15所述的电解槽系统。
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