光-氫轉換系統電力電子模塊研究

電力電子模塊采用dsPIC33FJ64GS606型數字信號控制器來進行底層電流控制及本地功率管理(光伏功率追蹤)。器件外設為帶有豐富功能的PWM外設，利用邊沿對齊互補的PWM模式，通過各路PWM的非獨立式移相寄存器PHASE來設定各路PWM的相移，生成兩路50 kHz的PWM相位相差180°；用控制器A／D外設，以10 kHz采樣率10位的精度進行兩路電流采樣并反饋回控制回路；將控制器以零階保持的方式進行離散化，可得到用于數字控制器實現的形式。

6 實驗結果與分析
單模塊供電的氫電解系統由于采用多相高頻化，主電路輸出與輸入端僅采用了低容值固態陶瓷電容進行濾波。實驗電解槽額定輸入13 V／30 A，單塊光伏電池板在當前測試光照下的開路電壓為21 V，短路電流為6 A。
圖6a，b示出給定值下系統的穩態運行波形，圖6a為相對相位為180°的雙路PWM和雙路電流波形；圖6b為不同時間尺度下的穩態PWM與雙
路電流波形，實驗波形表明在穩態閉環運行下，可保證PWM相對相位與電流穩態值跟蹤。

研究中對光伏的最大功率追蹤是通過調節負載電流實現的，為驗證電力電子模塊調節輸出電流的能力，將變化的電流給定值定時賦給兩個電流控制環，圖6c示出兩個通道的輸出電流I1和I2隨給定值變化的實測波形，表明電流控制回路可較好地跟蹤電流給定。圖6d為單模塊帶兩塊光伏板并聯時最大功率追蹤的穩態波形，即電解槽端電壓U1、電流I1、光伏端電壓Us和電流Is波形；通過光照計的校準與降壓變換器的效率測量，可知穩態波形處于電池板的最大功率點處。

7 結論
此處提出了基于分布式供電的制氫系統架構，并對其中關鍵的光伏模塊化供電技術進行深入探討，包括氫電解槽小信號建模，雙相降壓變換器建模，底層數字控制系統設計，以及光伏最大功率追蹤的實現。實驗結果表明，單電力電子模塊的性能達到了預期效果。未來工作將專注于使用多智能體技術協調各電力電子模塊工作。