CN201152233Y - 一种利用风力发电生产氢气的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种将自然能转换成氢气能量的设备，尤其是一种利用风力发电生产氢气的装置技术方案，该方案包括有由风力发电机和整流器组成的发电单元、氢气产生单元和氢气回收单元，本方案所述的发电单元的电源输出连接电压调整单元，电压调整单元输出的恒流或恒压电源连接氢气产生单元，氢气产生单元再连接氢气回收单元；所述的电压调整单元是由全电压变换电路构成。所述的氢气产生单元是电解水制氢设备。所述的氢气回收单元是储氢设备或在线供气设备。利用全电压变换电路可以将发电单元输来不稳定的电压，经升压或降压处理，输出恒流或恒压的直流输出电源，从而省略了发电单元控制输出电压范围的复杂结构。

Description

一种利用风力发电生产氢气的装置
技术领域：
本实用新型涉及的是一种将自然能转换成氢气能量的设备，尤其是一种利用风力发电生产氢气的装置。
背景技术：
在现有技术中，公知的技术是美国US20070216165号专利，该专利公开了一种风力发电制氢系统的技术方案，阐述了将风力转换成电能，再用电能来电解制氢的方法。由于风能是一种可再生的能量，但又是随机变化的能量，利用风力吹动风力发电机叶轮转动使风力发电机发电，风力发电机发出的电压是要随风力的变化而变化，因此，这种电能能够利用的部分较少。为了提高风力的利用率，在风力变化时尽量减少风力发电机转速的变化，达到风力发电机能发出较为稳定的电压，该方案是采用控制风力发电机叶轮螺距角的变化来适应风力的变化，以达到风能的最大利用，用以产生氢气。但是，控制风力发电机叶轮的螺距角随风力变化，使风力发电机的发电电压稳定在一个可利用的范围内，在结构上是一个极为复杂的机构，这是现有技术所存在的不足之处。
发明内容：
本实用新型的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种利用风力发电生产氢气的装置技术方案，该方案采用风力发电机和整流器组成发电单元，利用发电单元所产生的电压不稳定的供电电源，经电压调整单元将不稳定的电压调整成恒流或恒压的输出电源，输给氢气产生单元，使氢气产生单元产生氢气并收集、储藏或利用，使风能得以有效地用来发电制氢，将不易存储的电能变成易于存储的氢能。
本方案是通过如下技术措施来实现的：包括有由风力发电机和整流器组成的发电单元、氢气产生单元和氢气回收单元，本方案的特点是所述的发电单元的电源输出连接电压调整单元，电压调整单元输出的恒流或恒压电源连接氢气产生单元，氢气产生单元再连接氢气回收单元；所述的电压调整单元是由全电压变换电路构成。本方案的具体特点还有，所述的全电压变换电路是输入发电单元输来随机变化不稳定的28V-975V之间直流输入电压VZ，直流输入电压VZ的正、负端与逻辑控制电路LCU的输入电压端7和6、升压变换电路VRU的输入电压端2和1、降压变换电路DVU的输入电压端2和1连接；电压VZ的负端和主变换电路MCU的输入电压端2连接；电压VZ的正端经电感L1接第1晶闸管TH1的阳极，同时经并联的第1电阻R1和第1电容C1接第2晶闸管TH2的阳极；第1晶闸管TH1的阴极接升压变换电路VRU的输出端3，同时经反向的第1二极管D1接降压变换电路DVU的输出端3，又同时接主变换电路MCU的输入电压端1；第2晶闸管TH2的阴极则接直流输入电压VZ的负端；第1晶闸管TH1的控制极经第2电容C2接升压变换电路VRU的输出端3，同时经串联的反向第2二极管D2和第2电阻R2接第1变压器T1次级的4脚；第1变压器T1次级的3脚接升压变换电路VRU的输出端3；第2晶闸管TH2的控制极经第3电容C3接直流电压VZ的负端，同时经串联的反向第3二极管D3和第3电阻R3接第2变压器T2次级的4脚；第2变压器T2次级的3脚接直流电压VZ的负端；第1变压器T1初级的1脚接逻辑控制电路LCU的控制脉冲输出端3，第1变压器T1初级的2脚与第2变压器T2初级的2脚接直流供电电压+24V；第2变压器T2初级的1脚接逻辑控制电路LCU的控制脉冲输出端2；逻辑控制电路LCU的1端接直流供电电压+24V；升压变换电路VRU的控制输入端4和5接逻辑控制电路LCU的升压控制脉冲输出端4和5；降压变换电路DVU的控制输入端4和5接逻辑控制电路LCU的降压控制脉冲输出端8和9；主变换电路MCU的3和4端为恒流或恒压电源的正、负输出端OUT。所述的氢气产生单元是电解水制氢设备。所述的氢气回收单元是储氢设备。所述的氢气回收单元是在线供气设备。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中所述的电压调整单元是由全电压变换电路构成，全电压变换电路可以将发电单元输来的直流28V-975V之间变化不稳定的电压，经升压或降压处理，输出一个根据需要按恒流或恒压要求的直流输出电源，供给氢气产生单元生产氢气，再经氢气回收单元将氢气收集储藏或利用。这样氢气产生单元可以得到生产氢气所需的恒流或恒压电源，而发电单元又可以不顾忌氢气产生单元对电源的要求只管发电，从而省略了发电单元控制输出电压范围的复杂结构，例如控制发电单元中风力发电机叶轮螺距角的方法。这可使得整个系统结构变得简单，而又降低了成本，并易于控制和实施。由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明：
图1为本实用新型具体实施方式的结构示意图。
图2为全电压变换电路的电路原理图。
图中，1为风力发电机，2为整流器，3为发电单元，4为电压调整单元，5为氢气产生单元，6为氢气回收单元，7为储氢设备，8为在线供气设备。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
通过附图可以看出，利用风力发电生产氢气的方法所使用的系统，是由风力发电机(1)和整流器(2)组成的发电单元(3)，所产生的电源输出连接电压调整单元(4)，电压调整单元(4)输出的恒流或恒压电源连接由电解水制氢设备构成的氢气产生单元(5)，氢气产生单元(5)再连接氢气回收单元(6)，所述的氢气回收单元(6)是储氢设备(7)或在线供气设备(8)。所述的电压调整单元(4)是由全电压变换电路构成。所述的全电压变换电路是输入发电单元输来随机变化不稳定的28V-975V之间直流输入电压VZ，直流输入电压VZ的正、负端与逻辑控制电路LCU的输入电压端7和6、升压变换电路VRU的输入电压端2和1、降压变换电路DVU的输入电压端2和1连接；电压VZ的负端和主变换电路MCU的输入电压端2连接，电压VZ的正端经电感L1接第1晶闸管TH1的阳极，同时经并联的第1电阻R1和第1电容C1接第2晶闸管TH2的阳极；第1晶闸管TH1的阴极接升压变换电路VRU的输出端3，同时经反向的第1二极管D1接降压变换电路DVU的输出端3，又同时接主变换电路MCU的输入电压端1；第2晶闸管TH2的阴极则接直流输入电压VZ的负端；第1晶闸管TH1的控制极经第2电容C2接升压变换电路VRU的输出端3，同时经串联的反向第2二极管D2和第2电阻R2接第1变压器T1次级的4脚，第1变压器T1次级的3脚接升压变换电路VRU的输出端3；第2晶闸管TH2的控制极经第3电容C3接直流电压VZ的负端，同时经串联的反向第3二极管D3和第3电阻R3接第2变压器T2次级的4脚，第2变压器T2次级的3脚接直流电压VZ的负端；第1变压器T1初级的1脚接逻辑控制电路LCU的控制脉冲输出端3，第1变压器T1初级的2脚与第2变压器T2初级的2脚接直流供电电压+24V，第2变压器T2初级的1脚接逻辑控制电路LCU的控制脉冲输出端2；逻辑控制电路LCU的1端接直流供电电压+24V；升压变换电路VRU的控制输入端4和5接逻辑控制电路LCU的升压控制脉冲输出端4和5；降压变换电路DVU的控制输入端4和5接逻辑控制电路LCU的降压控制脉冲输出端8和9；主变换电路MCU的3和4端为恒流或恒压电源的正、负输出端OUT。
在所述的全电压变换装置中的逻辑控制电路LCU、升压变换电路VRU、降压变换电路DVU和主变换电路MCU均是本专业技术人员的公知技术。逻辑控制电路LCU是根据设定的阈值发出打开或关闭升压变换电路VRU的讯号，或者打开或关闭降压变换电路DVU的讯号。升压变换电路VRU一般可采用升压变压器的方式升压，并将升压后的电压输给主变换电路MCU主变换电路MCU。而降压变换电路DVU则可采用开关电路的方式实现降压，降压后的电压输给主变换电路MCU。主变换电路MCU除升压变换电路VRU发来的电压，或降压变换电路DVU发来的电压外，又可根据升压变换电路VRU关闭，而降压变换电路DVU打开前这之间的VZ电压作为直接输入电压，来输出根据需要的恒流或恒压的稳定输出。

Claims (5)

1.一种利用风力发电生产氢气的装置，包括有由风力发电机和整流器组成的发电单元、氢气产生单元和氢气回收单元，其特征是：所述的发电单元的电源输出连接电压调整单元，电压调整单元输出的恒流或恒压电源连接氢气产生单元，氢气产生单元再连接氢气回收单元；所述的电压调整单元是由全电压变换电路构成。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：所述的全电压变换电路是输入发电单元输来随机变化不稳定的28V-975V之间直流输入电压[VZ]，直流输入电压[VZ]的正、负端与逻辑控制电路[LCU]的输入电压端7和6、升压变换电路[VRU]的输入电压端2和1、降压变换电路[DVU]的输入电压端2和1连接；电压[VZ]的负端和主变换电路[MCU]的输入电压端2连接，电压[VZ]的正端经电感[L1]接第1晶闸管[TH1]的阳极，同时经并联的第1电阻[R1]和第1电容[C1]接第2晶闸管[TH2]的阳极；第1晶闸管[TH1]的阴极接升压变换电路[VRU]的输出端3，同时经反向的第1二极管[D1]接降压变换电路[DVU]的输出端3，又同时接主变换电路[MCU]的输入电压端1；第2晶闸管[TH2]的阴极则接直流输入电压[VZ]的负端；第1晶闸管[TH1]的控制极经第2电容[C2]接升压变换电路[VRU]的输出端3，同时经串联的反向第2二极管[D2]和第2电阻[R2]接第1变压器[T1]次级的4脚；第1变压器[T1]次级的3脚接升压变换电路[VRU]的输出端3；第2晶闸管[TH2]的控制极经第3电容[C3]接直流电压[VZ]的负端，同时经串联的反向第3二极管[D3]和第3电阻[R3]接第2变压器[T2]次级的4脚；第2变压器[T2]次级的3脚接直流电压[VZ]的负端；第1变压器[T1]初级的1脚接逻辑控制电路[LCU]的控制脉冲输出端3，第1变压器[T1]初级的2脚与第2变压器[T2]初级的2脚接直流供电电压+24V；第2变压器[T2]初级的1脚接逻辑控制电路[LCU]的控制脉冲输出端2；逻辑控制电路[LCU]的1端接直流供电电压+24V；升压变换电路[VRU]的控制输入端4和5接逻辑控制电路[LCU]的升压控制脉冲输出端4和5；降压变换电路[DVU]的控制输入端4和5接逻辑控制电路[LCU]的降压控制脉冲输出端8和9；主变换电路[MCU]的3和4端为恒流或恒压电源的正、负输出端[OUT]。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征是：所述的氢气产生单元是电解水制氢设备。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是：所述的氢气回收单元是储氢设备。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征是：所述的氢气回收单元是在线供气设备。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102534646A (zh) * 2012-02-11 2012-07-04 章红涛 风力发电制氢储能供氢和后备发电装置
CN112410801A (zh) * 2021-01-22 2021-02-26 四川大学 一种电流源型pwm整流器电解水制氢系统及控制方法
CN114032559A (zh) * 2021-11-08 2022-02-11 阳光电源股份有限公司 一种新能源离网制氢的系统及方法

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