一种撬装式全控型大功率制氢电源的制作方法

本发明属于制氢电源，尤其涉及一种撬装式全控型大功率制氢电源。

背景技术：

1、氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，能帮助可再生能源大规模消纳，实现电网大规模调峰和跨季节、跨地域储能，加速推进工业、建筑、交通等领域的低碳化。在电力领域，因可再生能源具有不稳定性，通过电—氢—电的转化方式，氢能或将成为一种新型的储能形式。其中，制氢中的电源技术是整个氢能发展的关键一环。一般而言，大功率制氢电源通常指的是能够支持mw级及以上功率输出的电源设备；如今制氢设备所需的功率越来越大，对其应用环境的灵活性提出了更高的要求。

2、当前，制氢电源的主流技术仍主要依赖于晶闸管或二极管作为其核心元件，这些传统方案普遍设计为户内应用，且受限于半控型或不控型器件的特性，导致其在控制灵活性和效率上存在一定局限。然而，随着技术的革新与绿氢产业的蓬勃发展，igbt制氢电源正逐步崭露头角并占据越来越多的市场份额。尽管igbt制氢电源展现出诸多优势，如高效能和高可控性，但其当前形态多以户内安装为主，系统架构中变压器、控制单元及开关装置等往往分区域布置，这不仅导致占地面积较大，还使得安装流程变得复杂冗长，需要较长的施工周期。尤为关键的是，igbt制氢电源普遍采用两级变换设计，进一步增加了系统的复杂性和成本。

3、由此可见，现有制氢电源多采用户内设计，变压器、控制单元及开关装置等关键部件采用分区域布置，导致占地面积较大且施工周期长。

技术实现思路

1、本发明提供了一种撬装式全控型大功率制氢电源，以解决现有制氢电源多采用户内设计，变压器、控制单元及开关装置等关键部件采用分区域布置，导致占地面积较大且施工周期长的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术内容：

3、一种撬装式全控型大功率制氢电源，包括集装箱本体；

4、所述集装箱本体内部设置有水冷装置、控制装置、高压开关装置、启动装置、变压器和电源变换装置；

5、其中，高压交流进线由所述高压开关装置引入，通过启动装置与变压器连接；

6、所述变压器与所述电源变换装置连接，所述电源变换装置用于将交流电流转换为直流电流输出；

7、所述控制装置分别与水冷装置、高压开关装置和电源变换装置电性连接；

8、所述水冷装置、所述控制装置、所述高压开关装置、所述启动装置、所述变压器和所述电源变换装置采用撬装式布置。

9、进一步地，所述集装箱本体内部沿轴向方向划分为多个空间单元；

10、所述水冷装置、所述控制装置、所述高压开关装置、所述启动装置位于第一空间单元；

11、所述变压器位于第二空间单元；

12、所述电源变换装置位于第三空间单元；

13、所述第一空间单元、所述第二空间单元和所述第三空间单元依次相连；

14、每相邻两个空间单元之间设置有过线孔、母排孔位和水管孔位，且全部孔位设置有绝缘护套。

15、进一步地，所述变压器的输出侧母排包括两个挡位；所述变压器的切换母排连接有三相母排；所述三相母排位于所述输出侧母排的两个挡位的居中位置；所述三相母排能够带动切换母排从输出侧母排的一个挡位切换至另一个挡位以实现变压器的两挡输出；所述切换母排采用软连接母排。

16、进一步地，所述集装箱本体一侧侧壁底部设置有直流母线输出结构，所述直流母线输出结构用于插设直流母排；若干个所述直流母排采用并联穿墙设置；所述直流母排上设置有支撑组件和密封结构。

17、进一步地，所述支撑组件包括固定于所述直流母排两侧的绝缘支撑柱，所述绝缘支撑柱通过绝缘支撑件与大地固接。

18、进一步地，所述密封结构包括水平密封件和竖直密封件；

19、所述水平密封件包括两组第一绝缘棒材，对称设置于所述直流母排的顶部和底部；

20、所述竖直密封件包括多组第二绝缘棒材，位于所述直流母排的两侧以及每相邻两个直流母排之间；

21、所有所述第二绝缘棒材均固定于两组第一绝缘棒材之间；

22、所述第一绝缘棒材上设置有第一绝缘软垫；所述第二绝缘棒材上设置有第二绝缘软垫。

23、进一步地，所述密封结构还包括套设于所述直流母排上的绝缘密封板，所述绝缘密封板的一侧面紧贴墙壁设置。

24、进一步地，所述水冷装置包括水冷内机，所述水冷内机连接水冷外机；所述水冷外机设置于所述集装箱本体顶部。

25、进一步地，所述电源变换装置采用多组层级结构设置，每组层级结构包括由上层至下层设置的交流母线、模块层级、模组层级和直流母线。

26、进一步地，所述模组层级的各模组之间采用面对面布置，且中间预留设置有检修通道。

27、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

28、本发明提供了一种撬装式全控型大功率制氢电源，本制氢电源通过集成化设计，将水冷装置、控制装置、高压开关装置、启动装置、变压器及电源变换装置等关键部件均置于集装箱本体内，并采用撬装式布置，实现了系统的紧凑性和模块化；这种布局不仅优化了空间利用，减少了占地面积，还便于快速安装、运输及维护，提高了整体设备的灵活性和可移植性；同时，由于所有关键组件均集成于一个封闭且可控的环境内，有效提升了系统的安全性和稳定性，特别是在户外恶劣环境条件下仍能保持高效运行，从而确保了制氢过程的高效率与可靠性，对推动绿色能源应用、促进氢能产业发展具有重要意义；本制氢电源的结构和原理简单，便于实施和运维，具有良好的推广应用价值。

29、优选地，本发明中，集装箱本体内通过沿轴向方向划分多个空间单元，并合理布局各组件，进一步优化了设备内部结构，提高了空间利用率，同时便于各组件的独立维护和检修，提高了整体系统的可靠性和可维护性。

30、优选地，本发明中，变压器采用两挡输出设计，并配有切换母排和三相母排，实现了换挡操作的便捷性，提高了系统的灵活性和适应性，满足了不同工况下的需求，同时软连接母排的使用代替了手动刀闸，减少了手动刀闸的布置，进而减少了占地面积与操作空间。

31、优选地，本发明中，直流母线输出结构采用并联穿墙设置，并配备支撑组件和密封结构，提高了直流输出的安全性和稳定性，同时便于直流母排的插拔和维护，增强了系统的可维护性和可扩展性；采用上述结构设置，能够有效替代传统的穿套套管，以节省成本并解决现有市场上暂无20ka以上电流等级套管的困局，满足了大功率制氢电源的设计需求。

32、进一步优选地，本发明中，通过绝缘支撑柱和绝缘支撑件的设计，确保了直流母排的稳定支撑，并实现了与大地的绝缘，提高了系统的安全性和可靠性。

33、进一步优选地，本发明中，密封结构采用水平密封件和竖直密封件的组合，以及绝缘软垫和绝缘密封板的使用，有效防止了外界环境对直流母排的干扰，提高了系统的密封性和防护等级，保障了设备的长期稳定运行；此外，采用绝缘棒材和绝缘软垫结合的形式，既能解决密封的问题，又能够避免由于直流母线长期通流发热导致母排热涨引起的母排间距变小的问题。

34、更进一步优选地，本发明中，密封结构还设置了绝缘密封板，绝缘密封板紧贴墙壁设置，进一步增强了密封效果，防止了水汽、灰尘等进入设备内部，提高了设备的环境适应性和使用寿命。

35、优选地，本发明中，水冷装置包括水冷内机和水冷外机，且水冷外机设置于集装箱顶部，这种布局有利于占地面积的节省；并且还有利于散热和冷却效率的提高，确保了设备在高温环境下的稳定运行。

36、优选地，本发明中，电源变换装置采用多组层级结构设置，优化了电路布局，提高了功率密度和转换效率，同时便于模块化和标准化生产，降低了成本。

37、进一步优选地，本发明中，模组层级采用面对面布置，并预留检修通道，提高了设备的紧凑性和散热效率，同时便于模块的检修和更换，降低了维护难度和成本。