PWM IGBT與晶閘管制氫整流電源的對比
目前市場上晶閘管制氫電源和PWM IGBT制氫電源是關(guān)注點(diǎn),對于二者特點(diǎn)的說法紛紜,這里就主要的一些特點(diǎn)進(jìn)行比對。
1. 晶閘管制氫電源效率高
不正確。晶閘管制氫電源其本體部分效率較高,額定點(diǎn)時(shí)甚至高達(dá)99%,而PWM IGBT制氫電源功率部分在98%左右,但考慮上變壓器以及無功補(bǔ)償設(shè)備后,二者的效率大體相當(dāng),需要結(jié)合項(xiàng)目應(yīng)用與選擇的設(shè)備參數(shù)具體分析。
2. 晶閘管制氫電源對交流電源擾動更敏感
不完全正確。取決于控制算法, 具有合適控制算法的晶閘管制氫電源具有相同或更好的能力,能夠跨越供電電源的電壓波動或下降。雖然PWM IGBT制氫電源通常可以使用"零輸出跨越"策略,但晶閘管制氫電源在配置輸出電抗器情況下甚至可以提供"部分電流跨越"策略。
3. 晶閘管制氫電源進(jìn)線電流總諧波畸變更高
不正確。直覺上似乎晶閘管制氫電源進(jìn)線電流諧波畸變通常高于IGBT制氫電源。但晶閘管制氫電源可以按照多脈沖(如24脈沖)整流配置,配置正確情況下諧波畸變可與PWM IGBT制氫電源完全媲美。實(shí)際上PWM IGBT制氫電源其內(nèi)部也配置了諧波濾波器。而且在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)PWM IGBT制氫電源也存在高次諧波的抑制問題。
4. 晶閘管制氫電源無電網(wǎng)支撐能力
可以說是不正確的。晶閘管制氫電源無法提供無功支撐,在電網(wǎng)出現(xiàn)故障或負(fù)載波動時(shí),無法對電網(wǎng)起到穩(wěn)定作用這個(gè)說法在其沒有無功補(bǔ)償或?yàn)V波裝置配置時(shí)可以說得通,但實(shí)際上無功補(bǔ)償和濾波器的存在使得這個(gè)問題并不嚴(yán)重。
5. 晶閘管制氫電源響應(yīng)速度慢,無法適應(yīng)新能源的快速波動性
可以說是不正確的。這個(gè)響應(yīng)速度只能與PWM IGBT制氫電源比,而不能同新能源的快速波動速率比。理論上,晶閘管制氫電源的響應(yīng)同PWM IGBT制氫電源的響應(yīng)速度基本實(shí)在一個(gè)數(shù)量級別上,均小于100ms(晶閘管制氫電源的目標(biāo)可以是70ms,而IGBT制氫電源的目標(biāo)可以是50ms)。實(shí)際上,由于各個(gè)設(shè)備廠家技術(shù)路線和硬件配置的不同,具體的響應(yīng)時(shí)間均需要具體評估。
6. 晶閘管制氫電源和PWM IGBT制氫電源的輸出功率能力范圍大致相同。
可以說是不正確的。晶閘管制氫電源單個(gè)可以達(dá)到的高功率基本無上限。由于制氫電源需求基本還是低電壓(小于1000Vdc)大電流范疇,這個(gè)需求對PWM IGBT制氫電源并不友好。目前市場上IGBT制氫電源基本脫胎于低壓變頻器/變流器(無論是兩電平還是三電平)多模塊并聯(lián),適合大功率的高壓變頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不適合制氫電源需求(高電壓和低電壓的背離)。因此PWM IGBT制氫電源響應(yīng)大電流需求能力差,且PWM IGBT制氫電源的解決方案占用空間更大,而且更為復(fù)雜。
7. 晶閘管制氫電源輸出紋波大
這是個(gè)嚴(yán)肅的說法嗎?很想看到PWM IGBT制氫電源對應(yīng)實(shí)際配置(DC/DC)的實(shí)際測量數(shù)據(jù),以證明這個(gè)樂觀的說法。通常,無論是晶閘管制氫電源還是PWM IGBT制氫電源都得按照制氫電解槽需要的電源輸出范圍以及經(jīng)濟(jì)性來對電源設(shè)備硬件進(jìn)行配置,不能按照某一運(yùn)行點(diǎn)的數(shù)據(jù)來對二者進(jìn)行評估。
8. 晶閘管制氫電源不太可靠,MTBF比PWM IGBT制氫電源短
顯然不正確。晶閘管制氫電源以穩(wěn)定性和短時(shí)高過載能力而廣為人知。在大功率大電流范圍內(nèi),晶閘管制氫電源的功率組件數(shù)量遠(yuǎn)低于IGBT制氫電源。它還允許N+1半導(dǎo)體器件冗余(如果要求)。該設(shè)計(jì)本質(zhì)上是能耐受短路的。出色的可靠性實(shí)際上是該產(chǎn)品在上市這么多年后仍然廣受歡迎的主要原因之一。
9. 晶閘管制氫電源占地空間更大
不正確。晶閘管制氫電源本身通常比PWM IGBT制氫電源更緊湊。當(dāng)然,晶閘管制氫電源通常需要進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。補(bǔ)償設(shè)備由多個(gè)濾波器支路構(gòu)成。但是,功率因數(shù)補(bǔ)償裝置通常位于室外,因此空間問題不會那么嚴(yán)重。另外,諧波高和諧波濾波器的占地空間問題不可能同時(shí)作為兩個(gè)缺點(diǎn)。只能是其中之一。
10. 晶閘管制氫電源設(shè)備成本低,維護(hù)量少
基本上是正確的。晶閘管制氫電源設(shè)備成本相較于PWM IGBT制氫電源要明顯低,這對于利用新能源制氫行業(yè)的發(fā)展是有益的。晶閘管制氫電源設(shè)備的維護(hù)量主要集中于整流變壓器,而PWM IGBT制氫電源的維護(hù)工作主要集中于功率單元,對于大功率的PWM IGBT制氫電源的變壓器,也存在維護(hù)工作量大的問題。
PWM IGBT制氫電源技術(shù)顯然較晶閘管制氫電源技術(shù)取得了很多進(jìn)步。在某些情況下,PWM IGBT制氫電源是首選技術(shù),在技術(shù)上和商業(yè)上都絕對有意義。這里想提醒的是,晶閘管制氫電源也有一些好東西,不應(yīng)被放棄。大規(guī)模應(yīng)用時(shí),晶閘管方案性價(jià)比更高。而且, 對于大規(guī)模制氫應(yīng)用,晶閘管技術(shù)方案還可以進(jìn)一步優(yōu)化配置,打整體戰(zhàn)比較性能。
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