基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法

荆锴; 李方正; 吴依梦; 孙鹤旭

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0260

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法

更新时间：2025-12-02

- 基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法
- 基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法
- 太阳能学报 2025年46卷第6期页码：196-202
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0260
  中图分类号： TM46
- 网络出版：2025-07-07，
  
  纸质出版：2025
- 稿件说明：
移动端阅览
荆锴, 李方正, 吴依梦, 等. 基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法[J]. 太阳能学报, 2025,46(6):196-202.

荆锴, 李方正, 吴依梦, et al. 基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法[J]. 2025, 46(6): 196-202.
荆锴, 李方正, 吴依梦, 等. 基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法[J]. 太阳能学报, 2025,46(6):196-202. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0260.

荆锴, 李方正, 吴依梦, et al. 基于LLC变换器供电的PEM电解槽阻抗谱在线评估方法[J]. 2025, 46(6): 196-202. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0260.

摘要

为评估可再生能源制氢系统中电解槽的性能

特别是电解槽电化学阻抗谱的性能分析

提出一种基于全桥LLC谐振变换器供电的质子交换膜（PEM）电解槽电化学阻抗谱的在线评估方法

该方法通过在稳定的直流电解电压的基础上施加一个小的交流电压扰动信号测得电流响应从而得到阻抗值。针对LLC谐振变换器提出逆变整流协同控制的策略

前级全桥变频控制获得稳定的直流电解电压

后级通过PWM整流控制叠加一个小的扰动信号。最后

通过快速傅里叶分析电压和电流信号的幅值和相位获得不同频率扰动信号下的阻抗值。仿真和实验结果表明所提方法得到的阻抗谱图和理论值基本匹配。

Abstract

In order to evaluate the performance of the electrolyzer in renewable energy hydrogen production systems

especially the performance analysis of the electrochemical impedance spectrum（EIS） of the electrolytic cell

an online evaluation method for the electrochemical impedance spectrum of PEM electrolyzer powered by a full bridge LLC resonant converter is proposed. This method applies a small AC voltage disturbance signal on a stable DC electrolytic voltage to measure the current response and obtain the impedance value. A strategy of inverter rectification collaborative control is proposed for LLC resonant converters. The front stage full bridge variable frequency control obtains stable DC electrolytic voltage

and the post stage outputs a small disturbance signal through PWM rectification control. Finally

the impedance values under different frequency disturbance signals are obtained by analyzing the amplitude and phase of voltage and current signals using fast Fourier transform. The simulation and experiment results show that the impedance spectrum obtained by the proposed method is basically matched with the theoretical values.

关键词

Keywords

references

王鑫, 陈叔平, 朱鸣. 液氢储运技术发展现状与展望[J]. 太阳能学报, 2024, 45(1): 500-514.

张盛, 郑津洋, 戴剑锋, 等. 可再生能源大规模制氢及储氢系统研究进展[J]. 太阳能学报, 2024, 45(1): 457-465.

曹蕃, 郭婷婷, 陈坤洋, 等. 风电耦合制氢技术进展与发展前景[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(6): 2187-2201.

沈小军, 聂聪颖, 吕洪. 计及电热特性的离网型风电制氢碱性电解槽阵列优化控制策略[J]. 电工技术学报, 2021, 36(3): 463-472.

孙丙香, 王家驹, 苏晓佳, 等. 基于阶梯波的锂离子电池电化学阻抗谱低频段在线辨识方法[J]. 电工技术学报, 2023, 38(11): 3064-3072.

吴磊, 吕桃林, 陈启忠, 等. 电化学阻抗谱测量与应用研究综述[J]. 电源技术, 2021, 45(9): 1227-1230.

KOSAKIAN A, SECANELL M.Estimating charge-transport properties of fuel-cell and electrolyzer catalyst layers via electrochemical impedance spectroscopy[J]. Electrochimica acta, 2021, 367: 137521.

GARCIA-NAVARRO J C, SCHULZE M, FRIEDRICH K A. Measuring and modeling mass transport losses in proton exchange membrane water electrolyzers using electrochemical impedance spectroscopy[J]. Journal of power sources, 2019, 431: 189-204.

张理, 韩民晓, 范溢文. 多相堆叠交错并联制氢变换器控制策略与特性分析[J]. 电工技术学报, 2023, 38(2): 485-495.

GUILBERT D, SORBERA D, VITALE G.A stacked interleaved DC-DC buck converter for proton exchange membrane electrolyzer applications: design and experimental validation[J]. International journal of hydrogen energy, 2020, 45(1): 64-79.

郭小强, 魏玉鹏, 万燕鸣, 等. 新能源制氢电力电子变换器综述[J]. 电力系统自动化, 2021, 45(20): 185-199.

COLLURA S M, GUILBERT D, VITALE G, et al.Design and experimental validation of a high voltage ratio DC/DC converter for proton exchange membrane electrolyzer applications[J]. International journal of hydrogen energy, 2019, 44(14): 7059-7072.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于光伏光热技术的PEM制氢系统运行策略研究

叉指型PEMFC阴极内的两相流动模拟

基于PV/T的质子交换膜电解制氢系统动态性能研究