PWM IGBT与晶闸管制氢整流电源的对比
目前市场上晶闸管制氢电源和PWM IGBT制氢电源是关注点,对于二者特点的说法纷纭,这里就主要的一些特点进行比对。
1. 晶闸管制氢电源效率高
不正确。晶闸管制氢电源其本体部分效率较高,额定点时甚至高达99%,而PWM IGBT制氢电源功率部分在98%左右,但考虑上变压器以及无功补偿设备后,二者的效率大体相当,需要结合项目应用与选择的设备参数具体分析。
2. 晶闸管制氢电源对交流电源扰动更敏感
不完全正确。取决于控制算法, 具有合适控制算法的晶闸管制氢电源具有相同或更好的能力,能够跨越供电电源的电压波动或下降。虽然PWM IGBT制氢电源通常可以使用"零输出跨越"策略,但晶闸管制氢电源在配置输出电抗器情况下甚至可以提供"部分电流跨越"策略。
3. 晶闸管制氢电源进线电流总谐波畸变更高
不正确。直觉上似乎晶闸管制氢电源进线电流谐波畸变通常高于IGBT制氢电源。但晶闸管制氢电源可以按照多脉冲(如24脉冲)整流配置,配置正确情况下谐波畸变可与PWM IGBT制氢电源完全媲美。实际上PWM IGBT制氢电源其内部也配置了谐波滤波器。而且在大规模应用时PWM IGBT制氢电源也存在高次谐波的抑制问题。
4. 晶闸管制氢电源无电网支撑能力
可以说是不正确的。晶闸管制氢电源无法提供无功支撑,在电网出现故障或负载波动时,无法对电网起到稳定作用这个说法在其没有无功补偿或滤波装置配置时可以说得通,但实际上无功补偿和滤波器的存在使得这个问题并不严重。
5. 晶闸管制氢电源响应速度慢,无法适应新能源的快速波动性
可以说是不正确的。这个响应速度只能与PWM IGBT制氢电源比,而不能同新能源的快速波动速率比。理论上,晶闸管制氢电源的响应同PWM IGBT制氢电源的响应速度基本实在一个数量级别上,均小于100ms(晶闸管制氢电源的目标可以是70ms,而IGBT制氢电源的目标可以是50ms)。实际上,由于各个设备厂家技术路线和硬件配置的不同,具体的响应时间均需要具体评估。
6. 晶闸管制氢电源和PWM IGBT制氢电源的输出功率能力范围大致相同。
可以说是不正确的。晶闸管制氢电源单个可以达到的高功率基本无上限。由于制氢电源需求基本还是低电压(小于1000Vdc)大电流范畴,这个需求对PWM IGBT制氢电源并不友好。目前市场上IGBT制氢电源基本脱胎于低压变频器/变流器(无论是两电平还是三电平)多模块并联,适合大功率的高压变频器的拓扑结构不适合制氢电源需求(高电压和低电压的背离)。因此PWM IGBT制氢电源响应大电流需求能力差,且PWM IGBT制氢电源的解决方案占用空间更大,而且更为复杂。
7. 晶闸管制氢电源输出纹波大
这是个严肃的说法吗?很想看到PWM IGBT制氢电源对应实际配置(DC/DC)的实际测量数据,以证明这个乐观的说法。通常,无论是晶闸管制氢电源还是PWM IGBT制氢电源都得按照制氢电解槽需要的电源输出范围以及经济性来对电源设备硬件进行配置,不能按照某一运行点的数据来对二者进行评估。
8. 晶闸管制氢电源不太可靠,MTBF比PWM IGBT制氢电源短
显然不正确。晶闸管制氢电源以稳定性和短时高过载能力而广为人知。在大功率大电流范围内,晶闸管制氢电源的功率组件数量远低于IGBT制氢电源。它还允许N+1半导体器件冗余(如果要求)。该设计本质上是能耐受短路的。出色的可靠性实际上是该产品在上市这么多年后仍然广受欢迎的主要原因之一。
9. 晶闸管制氢电源占地空间更大
不正确。晶闸管制氢电源本身通常比PWM IGBT制氢电源更紧凑。当然,晶闸管制氢电源通常需要进行功率因数补偿。补偿设备由多个滤波器支路构成。但是,功率因数补偿装置通常位于室外,因此空间问题不会那么严重。另外,谐波高和谐波滤波器的占地空间问题不可能同时作为两个缺点。只能是其中之一。
10. 晶闸管制氢电源设备成本低,维护量少
基本上是正确的。晶闸管制氢电源设备成本相较于PWM IGBT制氢电源要明显低,这对于利用新能源制氢行业的发展是有益的。晶闸管制氢电源设备的维护量主要集中于整流变压器,而PWM IGBT制氢电源的维护工作主要集中于功率单元,对于大功率的PWM IGBT制氢电源的变压器,也存在维护工作量大的问题。
PWM IGBT制氢电源技术显然较晶闸管制氢电源技术取得了很多进步。在某些情况下,PWM IGBT制氢电源是首选技术,在技术上和商业上都绝对有意义。这里想提醒的是,晶闸管制氢电源也有一些好东西,不应被放弃。大规模应用时,晶闸管方案性价比更高。而且, 对于大规模制氢应用,晶闸管技术方案还可以进一步优化配置,打整体战比较性能。
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